미국 에너지부, 청정 에너지 전환을 돕기 위해 석탄-핵 전환 가능성 평가

새로운 미국 에너지부 보고서에 따르면 대부분의 기존 석탄 화력 발전소와 최근에 폐쇄된 석탄 화력 발전소는 미래의 고급 원자력 프로젝트를 저렴하게 수용하고 경제적으로 취약한 지역 사회에 경제적 인센티브를 제공하기 위해 용도가 변경될 수 있다고 합니다.

 

(출처: WeChat 공개 계정 "Dianlian New Media" 저자: Dong Rui)

 

미국의 새로운 연구에 따르면 전기화 시대에 미국 경제를 건설하는 데 도움 이 된 석탄 화력 가 청정 에너지 전환에서 다시 한 번 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이 연구는 미국에 원자력 발전소 로 전환할 수 있는 수백 개의 석탄 화력 발전소 가 있음을 발견했습니다. 이를 통해 그리드에 안정적이고 깨끗한 전기 공급을 크게 늘리고 미국이 2050년까지 순배출 제로 목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다.

 

올해 9월 미국 에너지부 원자력국은 여러 국립 연구소와 공동으로 "석탄 화력 발전소를 원자력 프로젝트로 전환할 때의 이점과 문제점 조사"라는 제목의 보고서를 발표했습니다. 보고서에 따르면 이러한 원자력 프로젝트의 설치 용량은 미국 연간 전력 생산량의 4분의 1에 해당하는 250,000메가와트를 초과할 것으로 예상됩니다. 석탄에서 화석 연료가 없는 원자력으로의 전환은 또한 일자리를 창출하고 경제를 활성화하며 주변 환경을 개선할 것입니다.

 

"이것은 일자리를 안정시키고, 세수를 늘리고, 전국 지역사회의 대기 질을 개선하는 데 도움이 되는 중요한 기회입니다."라고 DOE의 원자력 사무소 차관보인 Kathryn Huff가 말했습니다. "우리가 청정 에너지 미래를 향해 나아가면서 우리는 현장 플랜트 기반 솔루션을 제공하고 커뮤니티를 소외시키지 않으면서 공정한 에너지 전환을 보장해야 합니다."

 

탈탄소 경제가 점차 주류로 자리잡으면서 석탄화력발전소의 경쟁압력은 날로 높아지고 있습니다. 미국 전역에서 더 많은 석탄 화력 발전소가 폐쇄되거나 폐쇄될 예정입니다. 대기 질을 개선하고 공중 보건을 증진하기 위해 EPA는 올해 "좋은 이웃" 연방 프로그램을 도입하여 발전소 및 기타 산업에서 배출되는 질소 산화물이 바람이 부는 상태의 주민들에게 미치는 영향을 줄였습니다.

 

사실, 탈탄소화의 추진력 아래, 미국은 석탄 발전소에서 원자력 에너지 프로젝트로의 전환에 항상 열정과 관심을 유지해 왔으며, 이 분야의 과학 연구도 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 이것은 새로운 주제는 아니지만 이에 대한 연구는 이제 막 시작되었습니다. 현재 미국에는 석탄에서 원자력 발전소로의 전환 사례가 없으며 이 주제에 대한 연구자들은 여전히 ​​전환 방법과 지침을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

 

에너지부의 보고서는 특정 부지 선택 방법과 다양한 유형의 원자로를 선택하는 방법을 제공하여 기존 연구 기관에 대한 참조를 제공하고 현장 분석 수립의 다음 단계에 대한 제안을 시연 및 제공하는 것을 목표로 합니다.

 

사이트 선택 분석

부지 선정 분석은 미국 내 석탄 화력 발전소의 위치를 ​​이해하고 원자력 발전소 부지 선정을 위해 용도를 변경할 수 있는 부지를 평가하는 데 중점을 둡니다. 부지 선정 평가를 위한 입력 데이터(EIA 2021년 8월 데이터)는 미국 내 석탄 화력 발전소의 전반적인 상태를 포착합니다. 첫째, 모든 공장 ​​부지에 대한 초기 심사가 있습니다. 심사 결과 폐석탄화력발전소 후보지(정년, 소유형태 등)는 157개소, 석탄화력발전소 운영 후보지는 237개소(석탄에서 원자력으로 전환하는 발전소 등)로 나타났다. 할 것 같지 않은).

 

후보지 선정 후 연구팀은 특수개발 분석도구(OR-SAGE)를 적용해 인구밀도, 지진단층선과의 거리 등 10가지 평가변수를 바탕으로 미국원자력규제위원회의 부지기준에 맞지 않는 후보지를 걸러냈다. , 인근 습지 위치. 그 결과, 후보부지의 80%가 고도형 원자로 건설 및 운영에 적합하고, 후보부지의 18%가 대형 경수로 건설 및 운영에 적합한 것으로 나타났다. 이러한 석탄 화력 발전소는 이미 전환을 위한 기본 조건을 갖추고 있지만 현장 분석에는 발전소 소유권에 대한 추가 조사, 남아 있는 기반 시설에 대한 심층 평가, 부지 선정에 어려움을 줄 수 있는 기타 요인에 대한 고려가 필요합니다.

 

첨단 원자력

고급 원자로는 군함용으로 개발된 원자로 설계에서 파생된 최신 세대의 원자로 기술입니다. 첨단 원자로는 소형 모듈식 원자로(SMR)와 비경수형 원자로를 포함하며 기존 미국 원자로보다 작고 안전하며 비용이 적게 드는 것이 특징이다.

 

외부에서 건설되고 현장에서 조립되는 소형 원자로는 재래식 원자로의 약 1/3의 전력을 생성합니다. 7월에 미국 원자력 규제 위원회는 최초이자 유일한 소형 모듈식 원자로 설계인 NuScale Power의 "VOYGR"을 인증했습니다. 아이다호 국립 연구소의 "Carbon Free Power" 프로젝트(Carbon Free Power)는 2029년에 "VOYGR" 모듈을 사용하여 전기를 생산할 계획입니다. 원자로는 총 6개의 모듈이 있으며 462메가와트의 무탄소 전기를 제공할 수 있습니다.

 

올해 초 인디애나 주의회는 상원 법안 271을 통과시켰다. 이 법안은 유틸리티가 연방 원자력 면허를 취득한 후 주에서 소형 모듈식 원자로(SMR)를 건설할 수 있도록 허용합니다. 인디애나의 듀크 에너지(Duke Energy)와 퍼듀 대학교(Purdue University)는 대학의 웨스트 라파예트 캠퍼스에 전력을 공급하기 위해 SMR을 사용할 가능성을 모색하고 있습니다. AES Indiana와 Center Point Energy는 자원 계획에 SMR을 추가하는 것을 고려하고 있습니다. Northern Indiana Public Service는 현재 SMR을 현실적인 자원 옵션으로 간주하지 않지만 기술의 진행 상황을 모니터링할 것이라고 말했습니다.

 

비경수 원자로는 액체 나트륨, 헬륨 및 용융 염을 포함하여 냉각을 위해 물 이외의 물질에 의존하는 원자로입니다. Bill Gates의 TerraPower와 Warren Buffett의 Pacific Electric은 미국 서부 와이오밍 주에 있는 석탄 화력 발전소를 비경수 실증 원자력 발전소로 전환하기로 결정했습니다. 345MW 규모의 나트륨냉각고속로와 용융염 기반 에너지저장시스템을 건설하는 프로젝트로 총 투자금액은 40억 달러로 2024년 착공, 2028년 완공을 목표로 하고 있다.

 

TerraPower는 커뮤니티 구성원 및 지역 지도자들과의 광범위한 평가 및 토론 후 SFR을 위해 Norton Power Plant와 가까운 Kemmerer를 선택하기로 결정했다고 말했습니다. Norton 발전소의 석탄 화력 발전소 2기는 2025년에 폐기될 예정입니다. 프로젝트 팀은 사이트를 선택할 때 커뮤니티 지원, 인프라, 그리드 요구 사항 및 NRC 허가와 같은 요소를 고려했습니다. TerraPower 사장 겸 CEO는 "우리의 혁신적인 기술은 신뢰할 수 있는 전기의 지속적인 생산을 보장하고 에너지 시스템을 혁신하며 와이오밍에서 새로운 고임금 일자리를 창출하는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다.

 

특정 혜택

미국 연구에 따르면 석탄 화력 발전소를 원자력 프로젝트로 전환하면 지역 사회, 특히 화석 연료 오염으로 인해 불균형적으로 영향을 받는 경제적으로 취약한 지역 사회에 많은 유형의 이점이 있음을 보여줍니다. 이 프로젝트에는 주로 다음과 같은 세 가지 이점이 있습니다.

 

하나는 공사비 절감이다. 높은 건설 비용은 항상 원자력 산업을 괴롭혀 왔으며 석탄 화력 발전소를 원자력 프로젝트로 "전환"하면 이러한 비용을 줄일 수 있습니다. 분석에 따르면 석탄 화력 발전소 부지에 원전을 재건하는 데 드는 하룻밤 자본 비용은 미개발 토지에 새로운 원전 프로젝트를 건설하는 것보다 15~35% 낮습니다. 석탄 발전소 기반 시설(예: 토지, 도로 및 사무실 건물), 전기 장비, 라디에이터 및 전기 부품을 재사용하면 모두 수백만 달러를 사전에 절약할 수 있습니다. 총 비용이 수십억 달러에 이르는 원자력 프로젝트의 경우 15%에서 35%로 감소하면 비즈니스에 막대한 잠재적 비용 절감 효과가 나타납니다. 석탄 발전소를 원자력 프로젝트로 전환하면 미개발 토지에 건설된 원자력 프로젝트에 비해 수익성에 도달하는 시간도 단축됩니다.

 

두 번째는 경제 발전을 촉진하는 것입니다. 석탄 화력 발전소가 동등한 규모의 원자력 발전소로 대체되면 650개의 새로운 영구 영구 일자리가 순증할 것입니다. 이러한 일자리는 원자력 발전소, 공급망 및 주변 지역 사회 전반에 퍼져 있으며 다른 에너지 기술 일자리보다 약 25% 더 많은 급여를 받습니다. 또한 해체된 석탄 발전소에서 일했던 근로자들에게도 희소식입니다. 그들은 이미 원자력 발전소에서 일하기 위해 순조롭게 전환하는 데 필요한 기술과 지식을 가지고 있기 때문입니다. 새로운 일자리는 경제적 산출량을 증가시키고 임금을 인상하며 사회적 이동성과 형평성을 촉진하고 사람들의 생활 수준을 향상시킬 것입니다. 보고서는 이 지역의 경제활동이 연간 2억 7500만 달러 추가 증가했으며 이 중 1억 200만 달러는 신규 노동소득(즉, 임금), 원전 위치에 따라 세수도 92% 증가할 것이라고 지적했다. %.지역 학교, 인프라 및 공공 서비스도 개선되었으며 더 많은 최적화 자금을 사용할 수 있습니다.

 

세 번째는 주변 환경을 개선하는 것입니다. 이 보고서는 석탄 화력 발전소에서 고급 원자로로 전환하면 온실 가스 배출량을 86%까지 줄일 수 있으며 이는 500,000대 이상의 휘발유 차량에서 배출되는 배출량을 줄이는 것과 같습니다. 대기 질 및 기타 환경 지표가 크게 개선되고 천식, 폐암 및 심장병과 같은 오염 관련 건강 문제의 발생률이 감소합니다. 이 연구는 지역 인구 증가와 경제 활동 증가가 토지와 물 사용에 새로운 오염을 가져올 것이라고 지적합니다. 또한, 석탄화력발전소의 유산재 연못과 장기 핵폐기물 저장 문제는 보고서에 반영되지 않았으며, 향후 추가 조사가 필요하다.

 

"신뢰성"의 대가

원자력 에너지는 미국 에너지부에서 "가장 신뢰할 수 있는 에너지원"으로 간주됩니다. 원자력 발전소는 연간 92% 이상의 전기를 생산하며, 이는 가스 및 석탄 화력 발전소의 두 배, 풍력 및 태양열 발전소의 세 배입니다. 그러나 보조금이 없으면 원자력 발전소의 전기는 유틸리티 규모의 재생 에너지 시스템(예: 풍력, 태양열)보다 약 5배 더 비쌉니다. 풍력 및 태양광 설치 비용도 훨씬 낮아 2메가와트급 풍력 터빈당 300만~400만 달러, 태양광은 메가와트당 약 89만 달러입니다.

 

미국의 일부 환경 및 소비자 옹호 단체는 유틸리티가 원자력보다 더 나은 옵션이 있다고 말합니다. Beyond Coal 운동의 고위 대표는 "'Beyond Coal'은 화석 연료에서 청정 에너지로의 전환을 달성하기 위해 노력하고 있으며, 이는 풍력, 태양열, 배터리 저장, 에너지 효율성 및 수요 측면 관리 조합을 포함한 투자를 의미합니다. 우리는 안전하고 저렴하며 신뢰할 수 있는 청정 솔루션을 쉽게 사용할 수 있는 경우 소형 모듈식 원자로(SMR)를 포함하여 위험하고 값비싼 원자력 에너지를 추구해서는 안 됩니다.”

 

현재 미국에서 진행 중인 두 개의 첨단 원자력 프로젝트는 연방 보조금에 크게 의존하고 있는 것으로 알려져 있습니다. 아이다호의 "탄소 없는 세대" 프로젝트는 프로젝트를 계속 진행하기 위해 에너지부로부터 10억 달러 이상의 보조금을 받았으며, 40억 달러 규모의 TerraPower 프로젝트 중 약 절반은 연방 정부에서 보조금을 받을 것입니다.

환경 및 소비자 옹호 단체는 고급 원자로에 대한 유틸리티 투자가 납세자에게 수익이 없는 추가 비용을 초래할 것이라고 주장했습니다. "Carbon Free Power" 프로젝트는 2020년 8월 건설 승인을 받았지만 비용이 42억 달러에서 61억 달러로 증가하면서 3년이 지연되었습니다. 미국 전역에서 건설되고 있는 다른 원자력 발전소도 프로젝트 지연과 비용 초과로 인해 고객에게 수십억 달러의 추가 비용이 발생했습니다.

 

그리고 납세자는 원자력 발전소 건설 비용을 지불할 책임이 있을 뿐만 아니라 전력회사가 결정한 발전소 해체 비용도 부담할 가능성이 가장 높습니다. APEC 원자력위원회가 제공한 자료에 따르면 미국에서 원자로의 해체 과정은 보통 수년이 걸리며, 각 원자로의 해체 비용은 5억4천4백만 달러에서 8억2천1백만 달러 사이입니다.

 

원자로에서 나오는 방사성 폐기물 저장을 우려하는 미국 환경단체도 있다. 일부 미국 주의 법률은 유틸리티가 연방 요구 사항을 충족하는 경우 원자력 발전소 현장에서 폐기물을 저장할 수 있도록 허용합니다. NRC는 사용후핵연료를 20피트 깊이의 웅덩이나 폭기된 건조 용기에 저장하도록 규정하고 있습니다. 미국 원자력 규제 위원회는 이 두 가지 저장 방법이 공중 보건 안전과 환경을 적절하게 보호한다고 믿습니다. 그러나 일부 연구에서는 원자력 발전소 근처에 사는 주민들이 일부 암의 위험을 증가시킨다는 사실을 발견했습니다.

 

참고: 미국 에너지부의 공식 보고서 "퇴직하는 석탄 발전소를 원자력 발전소로 전환할 때의 이점과 과제 조사"

 

미국 핵연료 주기 및 공급망 부차관보 Andrew Griffith가 서명한 "국가의 석탄 발전소 부지가 청정 에너지 전환을 추진하는 데 도움이 될 수 있습니까?"

 

출처 : https://news.bjx.com.cn/html/20221223/1278320.shtml