1500个核动力海水淡化厂如何从荒漠化中拯救世界

2019-07-16 17:39    模块核反应堆  核电站  核动力

  世界上大约20%的人口无法获得安全的饮用水,随着人口的持续增长和全球淡水资源的持续减少,这一数字将会增加。受影响最严重的地区是亚洲,中东和北非的干旱和半干旱地区。  联合国教科文组织报告称,到2025年,全球淡水资源短缺将达到500万亿加仑/年。他们预计近期水资源战将爆发。在世界经济论坛表示,淡水短缺可能会在未来十年内主要的全球性威胁。  但是,500万亿加仑/年只需要大约1,500个海水淡化厂,比如在加利福尼亚和沙特阿拉伯建造...


  世界上大约20%的人口无法获得安全的饮用水,随着人口的持续增长和全球淡水资源的持续减少,这一数字将会增加。受影响最严重的地区是亚洲,中东和北非的干旱和半干旱地区。

  联合国教科文组织报告称,到2025年,全球淡水资源短缺将达到500万亿加仑/年。他们预计近期水资源战将爆发。在世界经济论坛表示,淡水短缺可能会在未来十年内主要的全球性威胁。

  但是,500万亿加仑/年只需要大约1,500个海水淡化厂,比如在加利福尼亚和沙特阿拉伯建造的海水淡化厂。一个十亿美元的流行音乐,比战争和饥饿便宜很多。

  不幸的是,我们目前在全球范围内淡化10万亿加仑/年。

  正如Tri-City Herald和NYTimes所报道的那样,证券交易所共同基金甚至形成了周边的水资源短缺,并且做得很好,就像AllianzGI全球水资源基金一样。该基金自2010年以来平均差不多10%,而其平均同业基金则低于6%。这些公司主要提供,测试和清洁饮用水。

  在加利福尼亚,2017年结束的MegaDrought运行了五年,严重影响了供水,农业需求和野生动植物。它澄清了像世界上所有其他现代干旱人口一样建造新的海水淡化厂的必要性。阿布扎比的大部分燃气发电厂为其巨大的海水淡化厂提供电力,这些海水淡化厂每天可提供超过10亿加仑的饮用水,约为40加仑/加仑。它味道也很好,我试过了。

  加州需要30个大型海水淡化厂来应对未来的大型干旱。他们最近在卡尔斯巴德建了一座,但还不够。

  海水淡化技术能够处理来自各种来源的水,包括咸淡水地下水,地表水,海水以及家庭和工业废水。虽然脱盐废水本身存在问题,但麻省理工学院已开发出一种将其转化为有用产品的工艺。

  海水淡化的两种主要类型是:

  - 热脱盐(使用热能将馏出物与高盐度水分离),以多效蒸馏(MED),多级闪蒸(MSF)和机械蒸汽压缩(MVC)为代表,后者主要用于脱盐高盐度工业用水和工业废水,不一定是饮用水。

  - 反渗透(RO)膜分离,其使用膜屏障并泵送能量以从水中分离盐。这些在家庭和企业中很常见。

  电能用于基于膜的系统,热能用于蒸馏系统。一些杂交植物结合了膜和蒸馏。

  世界上大多数海水淡化厂都使用化石燃料为它们提供动力,但用核能为它们提供动力更好。新型小型模块核反应堆(SMR)非常理想,因为它们既可以产生热能又可以产生电能,而不会产生温室气体。

  但是,目前全球运行的数千个海水淡化厂中只有15个是由核能供电的。一小部分位于加利福尼亚州的暗黑破坏神核电站,计划很快关闭。几十年来,该工厂可以为几座大型海水淡化厂提供动力,这些工厂可以使自己的冷却水脱盐,从而消除了工厂最常见的问题。

  相比之下,所有核动力海军舰艇都经常使用核能来淡化海水。

  像NuScale这样的 SMR 允许具有较小电网和有限基础设施的地方以较小的增量增加新的电力和水容量,并允许各国根据需要在许多分布地点对其进行定位。NuScale的小型电源模块处于核管理委员会许可的最后阶段,并将在短短几年内完成。

  NuScale的小型电源模块每个约为60兆瓦,其中最多12个可以组合在一起,形成高达720兆瓦的发电厂 - 12个装。他们使用标准的17x17 PWR燃料组件,但只有一半的高度,平均U235浓度仅为3.8%。单个NuScale核电模块高76英尺,直径15英尺,位于占地32英亩或仅0.05平方英里的工厂内。

  任何SMR的加油都不需要核电站关闭。反应堆堆芯的小尺寸和大表面积与体积比(位于地下的超级抗震散热器中)允许自然过程在完全停电的情况下无限冷却,无需人工干预,没有交流或直流电源,没有泵,也没有额外的冷却水。

  该反应器不能熔化。

  英格索尔和其他人的研究表明核能和海水淡化是如何结合在一起的,以及它的成本。他们将NuScale发电厂与八个模块连接到每个海水淡化技术 - 多效蒸馏(MED)和多级闪蒸(MSF),在进入涡轮机之前采用高压(HP)蒸汽,中压(MP) )从涡轮机的受控提取中获取的蒸汽,以及从涡轮机的排气端获取的低压(LP)蒸汽和反渗透(RO)。

  他们规定海水淡化厂的生产能力为每天5000万加仑(190,000立方米/天)的饮用水,这是典型的卡尔斯巴德海水淡化厂等大型市政海水淡化厂,可以支持30万人口。

  下表总结了他们的经济分析。对于饮用水,NuScale-RO设计是最便宜的,每生产能源的水量最多,LP-MED蒸馏紧随其后。由于NuScale电厂将持续至少80年,因此投资回报甚至更好。

  已经并且正在使用其他技术,包括更经济的水再利用。加利福尼亚州的雷德兰兹市正在使用GE的膜生物反应器技术,该技术可回收超过600万加仑/天的城市污水。

  无论选择何种技术,加利福尼亚南部都需要建造相当于卡尔斯巴德大小的30个海水淡化厂,每天生产超过10亿加仑,解决了南加州的大部分水问题。由于地下水变得越来越咸,中央山谷将需要另外30个工厂来满足其农业需求。

  在SMR的支持下,这些工厂不仅可以通过自己的收入来收回自己的收入,尽管小额的水税可以让他们更快地开始。

  加利福尼亚最好动起来 这是一个合理的两年,但更多的MegaDroughts正在进行中。

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