100兆瓦核電站能否獲得新生

100兆瓦核電站這次能否獲得新生？

在中國南部的海南島，在一個由混凝土和金屬制造的緊湊迷宮中，正塑造著核能的未來。2022年7月，一臺起重機將反應堆廠房鋼制安全殼上部筒體吊裝成功；與此同時，工人們正緩慢而穩定地組裝一個微型核反應堆。

這就是“玲瓏一號”，與如今主導核能領域的千兆瓦規模大型項目相比，其小巧的尺寸是一項巨大的轉變。如果堅持不懈的核樂觀主義者是對的，那么“玲瓏一號”可能會成為清潔能源時代未來裂變技術的典范。

不過，小型反應堆還不能完全拯救世界；目前在國家層面，仍有許多監管和后勤保障問題有待解決。但專家們表示，21世紀20年代可能會為未來幾十年的核繁榮奠定基礎。

“這確實是一個激動人心的核工業時代?！泵绹藙撔侣撁酥菐斓暮?a target="_blank">工程師小維克托?伊巴拉（Victor Ibarra Jr.）說。

2026年投產時，“玲瓏一號”的功率將達到125兆瓦，與約40臺陸上風力渦輪機相當。與大型反應堆（比如1000兆瓦的發電站）相比，125兆瓦似乎微不足道。那么，為什么雄心勃勃的核反應堆設計師要發展小型核反應堆呢？部分原因是，大型反應堆造價高昂，而且有延期傾向。

美國佐治亞州沃格特勒發電廠的兩個1117兆瓦反應堆是美國唯二在建的反應堆，投產時間將比計劃至少晚6年。法國弗拉芒維爾在建的1650兆瓦反應堆已經延遲了十多年。更令人沮喪的是，2009至2019年間，核能電力的單位成本增加了26%，太陽能和風能電力的價格卻暴跌。

盡管如此，人們還是有一個堅定的共識，那就是，核電不僅是清潔能源轉型的理想，而且是必要的。有些核倡導者認為，將許多核“雞蛋”放在一個大型項目的“籃子”里是不明智的。相反，他們認為，更好地實現清潔能源轉型的方法是建造一大群更小型、更模塊化的反應堆，即小型模塊化反應堆（SMR），比如“玲瓏一號”。

小型模塊化反應堆比當今的一般反應堆規模更小，但它們造價低、風險小，更靈活。打個比方，建造小型模塊化反應堆是造飛機，而不是建機場。如果核反應堆是飛機，那么如今的小型模塊化反應堆就是20世紀10年代的雙翼飛機，還處于初始階段。

一旦制造規模擴大（如有可能），小型模塊化反應堆的制造者希望能夠在一個工廠里制造其組件，將其運出，然后像平板分體家具那樣在現場組裝。

“玲瓏一號”是目前唯一在建的同類項目。據報道，如果取得成功，“玲瓏一號”將用于為一些建設項目和海水淡化廠供電，實現“百花齊放”。除了俄羅斯在一艘北極船上的兩個改進后的海軍反應堆外，全球其他小型模塊化反應堆都還只是假設。

但小型模塊化反應堆計劃并不少。至少有7家不同的開發商計劃于2030年之前在美國部署小型模塊化反應堆。這些小型模塊化反應堆的大多數都是示范反應堆，它們沒有接入大型電網，卻是通往大型電網的關鍵跳板。

在中國以外，當今最大的小型模塊化反應堆品牌是美國創業公司紐斯凱爾，該公司總部位于俄勒岡州泰格德。該公司開發了一個77兆瓦小型模塊化反應堆，并設想將4個、6個甚至12個反應堆組裝在一起，形成更大的發電廠。紐斯凱爾計劃于2030年在美國愛達荷州建造一座電廠；此外，該公司還涉足英國、波蘭和羅馬尼亞。（值得一提的是，本刊2010年的一篇有關未來核能的報道曾經預測：“紐斯凱爾正在與幾家未披露名字的公用事業公司談判，預計第一座電站將于2018年投產?！保?/p>

2022年12月，羅爾斯?羅伊斯公司在英國為一家最終有望能生產470兆瓦反應堆部件的工廠備選了3個廠址。此外，該公司還希望于2029年前將第一個反應堆接入電網。

歐洲幾個國家也對小型模塊化反應堆表示出了興趣，特別是與美國公司合作有興趣。捷克國有能源公司在該國南波西米亞地區為小型模塊化反應堆項目預留了土地；即使是傳統核電大國法國，也計劃在2030年前投資10億歐元發展小型模塊化反應堆產業。

“我認為，在未來15到20年里，小型模塊化反應堆將真正有機會實現商業化并廣泛部署?！泵滋m理工大學的核項目專家喬治?羅切里（Giorgio Locatelli）說。

但是，飽受詬病的監管部門長期采用警告限制措施，為小型模塊化反應堆的發展帶來了阻力。

有些監管機構擔憂來自尚無答案的問題。小型模塊化反應堆與大型反應堆一樣，也會產生核廢料。斯坦福大學和不列顛哥倫比亞大學最近的一項研究表明，小型模塊化反應堆產生的核廢料甚至比傳統核電站更多。核當局將如何處理這些核廢料？沒有人知道，部分原因是，每個反應堆的設計都不同，也沒有人能確定10年或20年后各個小型模塊化反應堆會是什么樣子。此外，一些分析人士擔心，不良行為者可能會選擇某些小型模塊化反應堆設計來制造武器級钚。

不過，現在還不要熄滅小型模塊化反應堆的希望，至少有幾家監管機構已經開始傾向于小型模塊化反應堆了。

核創新聯盟的核監管專家帕特里克?懷特（Patrick White）表示，美國核管理委員會一直是參與小型模塊化反應堆開發的監管機構之一。2019年，時任美國總統特朗普簽署了《核能創新和現代化法案》，要求美國核管理委員會專門為未來反應堆的設計制定新的流程。預計2027年，這一被稱為“第53部分”的法案將成為小型模塊化反應堆開發者的一個選項，不過懷特表示，該選擇可能最早于2025年公布。不過，尚不確定第53部分會是怎么樣的。

英國政府大力支持小型模塊化反應堆，并于2021年向小型模塊化反應堆開發者公布了修改后的監管審批流程；羅爾斯?羅伊斯是第一個遵循該流程的企業，其他6家公司也提出了申請。2022年6月，法國、芬蘭和捷克的監管機構宣布，正在共同審查Nuward，這是一個由法國政府提供部分支持的小型模塊化反應堆設計項目；他們表示，該項目是未來小型模塊化反應堆許可的預演。

那么，小型模塊化反應堆運營者可以向哪里尋求燃料？

如今的大多數大型核反應堆使用的燃料都含有3%到5%的鈾-235，這是一種天然可用的鈾同位素，它可以維持核鏈式反應。雖然小型模塊化反應堆的設計各有不同，但許多小型模塊化反應堆需要的燃料是5%到20%的鈾-235。后一種燃料被稱為高含量低濃縮鈾（HALEU）。目前商業化銷售高含量低濃縮鈾的公司只有一家：Techsnabexport（TENEX），是俄羅斯國家原子能公司的子公司。

截至2023年1月，俄羅斯國家原子能公司避開了俄烏沖突導致的西方國家制裁。但對于許多潛在客戶來說，TENEX的供應還是難以為繼。例如，TerraPower希望于2028年在懷俄明州一個廢棄的燃煤電廠啟動小型模塊化反應堆示范項目，但由于燃料問題，該項目推遲了兩年。

“除了俄羅斯的盟友之外，這不僅僅是一個障礙，現在已經成為了一個壁壘?！泵绹黄蒲芯克暮四芊治鰩焷啴?斯坦（Adam Stein）說。

美國已經開始突破這一壁壘?！?022年通貨膨脹削減法案》投資了7億美元用于研究和開發在該國生產和運輸高含量低濃縮鈾的方法。核創新聯盟的伊巴拉歡迎該投資，但他表示，這是一個“中短期解決方案”，這可能還不夠。一項估計表明，補充的高含量低濃縮鈾要到2028年才能到位。

對于許多小型模塊化反應堆利益相關方，高含量低濃縮鈾可能是在未來幾年的關鍵目標：建立一個對俄羅斯依賴程度低、受世界地緣政治影響小的高含量低濃縮鈾全球供應鏈。是讓美國帶頭，還是自己采取行動，歐洲尤其是英國的應對尚有待觀察。