根据目前欧盟工程顾问公司提供的资料,粗略地估计,1度(1kWh)电的供应价是4欧分(约新币5分),1度热是3欧分。这样的供应价格对新加坡能源市场管理局来说,应该还是有竞争力的。
《联合早报》8月5日《未雨绸缪掌握先进核技术》的社论中, 阐明核能是新加坡除了太阳能、风能以及天然气发电外,须要考虑的发电方式。确实,太阳能和风能都受到气候、地理以及环境因素的限制,目前能源市场管理局的规划是,采用天然气发电来补足近期的需求。固然,采用天然气发电,相对于燃煤和燃油发电,可以提高热的使用效率,减少污染排放,然而一样还是产生碳排。要真正做到近乎零碳排的发电,就须要仔细了解最近才被欧盟宣布为“绿色能源”的核能。
新加坡作为小国,从总碳排量来说,每年6500万吨,相对于全球380亿吨,确实微不足道。然而,就人均碳排量而言,却足以跻身前十。所以,对于减缓气候变迁,2030年碳排减半,2050年碳中和的全球目标而言,责任义务等同于欧美日。
作为缺乏资源和技术的新加坡,未来的发展取决于绿色电力供应的保证。作为发电主力的天然气,也成了主要的碳排源(占了40%)。若采用高温气冷式反应堆发绿电,能将40%的碳排一笔勾销。剩下的60%碳排,借着电动车取代汽油车,估计可以去除一半(30%)。剩下的,其中一半(15%)利用900摄氏度的核能反应堆的高温,90%以热能,10%以电能,以高效利用能源的方式电解水产氢气,能和二氧化碳继续反应生成化学品。此外,氢气还是不含碳的能源。剩下的15%,可以经过新加坡已经做得很好的绿化带,以及周边海域的海洋植物区,辅以智能化的管理,优化吸收。
对于新加坡而言, 如果在不增加设备,并能充分运用已有的供电设施情况下,得到绿电的供应保证,实属上上之选。也就是说,如果能自己建最先进的高温气冷式核能电厂,当然最好,然而必须顾虑设备的投资、优化以及核燃料的供应、回收。如果具有资质的供电商投资设备,并且负责核燃料的供应和回收,也就是当核反应堆的使用到期时,只须更换该单元。新加坡须要负责的,就是该类型反应堆的使用核准,以及反应堆置放于陆地上的要求,或采用船载,停在港口(或者外岛),便于置换的要求。这样的安排,似乎会更具吸引力。
这样一来,不止2050年的近零碳排,达成有望,因应而生的高温电解产绿氢、绿色化学品、绿色合成氨——这也是新加坡作为航运枢纽正在规划的无碳燃料等,也能带来新兴的产业和就业机会。再说,原来的天然气供应链,并不会因此消失,天然气可以经过蒸汽重组,生产一氧化碳和氢气(蓝氢),作为合成化学品的原料,供应原来就很发达的石化产业。
核燃料的生产者,除了中国、欧盟、俄罗斯,最近还加入了南非。此外,美国也在陶氏化学决定在工业区采用的催生下,进入设备、材料的规格化及建设审批的制定中。相对的,融盐反应堆,还在中国、美国、日本等地,继续扩大试验,距离商业运转大约还需五年至10年。
在减碳措施里,除了节能减排、提高资源使用效率、二氧化碳经过吸收捕获净化,转化成可以使用的化学产品,以及种树吸收的负碳措施外,就是改变使用如煤、石油、天然气和最近很夯的页岩气等含碳氢化合物为基础的化石能源,为属于无碳措施的不含碳能源,如氢气本身,和大自然提供的可再生能源如太阳能、风能、水力、潮汐、地热,以及核能。
现存的和正在建造的核能反应堆,只要用水作为传递热量的媒介,就会有安全的顾虑。新一代的反应堆,用气体如氦气,或融盐作为媒介,能杜绝辐射线从反应堆向外散布的可能性。再则,经过改良的鹅卵石形状的核燃料,燃料均匀地分布在碳粉中,核分裂反应所需要的中子数,会在高温时逐渐减少,从而自行终止反应。这是本质上不会有融穿炉心的安全保证。
中国的能源布局一向都着眼长期,不但不会像欧盟那样一度放弃核能,最近反倒改口为绿能;中国会一如既往地继续加大核能发电比率,从目前的5%上升到30%。中国产的高温气冷式反应堆,估计很快就会开放出口,这会是新加坡的一个选项。另外,欧盟多国组合的工程顾问公司,也有提供流程、设备、燃料的能力和出具欧盟出口核准的资质。
新加坡是一个开放的国家,关于设置核电站的要求、规定、核准流程,完全可以借助国际组织的参与,公开透明地完成。
不过,除了中国,目前还没有一个国家有商业运转高温气冷式核能反应堆的实例。作为高新科技,对于新加坡来说,虽然没有机器人和人工智能(AI)那么耀眼,但确是一大挑战,为了未来有保证和可持续的发展,新加坡准备接受这样的考验了吗?
作者是上海同济大学客座教授,本地化学公司顾问
高温气冷式反应堆的设计,如同堆积木一样,可以50兆瓦为单位,根据需求叠加集成,也能以工业区或者市镇为单位,用来满足工业用途或者适合家居及商业用途。
所谓的高温气冷式反应堆,是上个世纪80年代在德国开发的反应堆,由于种种原因,建成的300兆瓦反应堆,没能成功地商业化运行。自从中核集团在2023年12月宣布,威海荣成的石岛湾四个200兆瓦的高温气冷式反应堆商业运转展示成功,中国便成了该类型反应堆的翘楚。所谓商业运转成功,意味着能供应完整的生产设备、核燃料,包括核燃料的回收处理。