歐洲核能轉向SMR的啟示

亨頓·安德魯斯·庫爾斯(Hunton Andrews Kurth)律師事務(wù)所核業(yè)務(wù)主管喬治·博羅瓦斯(George Borovas)2022年11月底在《國際核工程》上發(fā)文說(shuō)，氣候與核保障危機促使對核能重新進(jìn)行評估，普遍把小型模塊式反應堆(SMR)看作解決這兩個(gè)問(wèn)題的途徑[1]。

英國威爾士的特勞斯瓦尼茲(Trawsfynydd)核電站，Cwmni Egino公司擬在此建新的小型模塊式反應堆。

雖然核能的加速使用已經(jīng)“指日可待”多年，但今天所看到的核能在歐洲國家意識中處于前列，已是幾十年前的事了。不難看出，為什么在氣候危機之后，依賴(lài)化石燃料越來(lái)越站不住腳。此外，目前的能源危機非常清楚地表明，投資長(cháng)期可靠能源的優(yōu)勢。

加快平衡創(chuàng )新

誠然，許多國家政府投資核能的愿望，正在使人們開(kāi)始討論資助、建設和安全管理核能設施的可行性，而小型模塊化反應堆(SMR)正在成為可行與及時(shí)的選擇。最近宣布投資SMR的國家是英國。2022年10月，英國核退役管理局和Cwmni Egino公司簽署諒解備忘錄，支持北威爾士新SMR項目開(kāi)發(fā)，這是廣泛加快投資的跡象。

英國的事態(tài)發(fā)展進(jìn)一步煽起關(guān)于SMR可行性的、本已激烈的爭論。某些人仍然認為這是一個(gè)遙遠的概念，而另一些人包括我本人，則將其視為前進(jìn)的重要標志。在我看來(lái)，我們正在進(jìn)入以SMR為前沿的核“網(wǎng)絡(luò )”(dot.com)時(shí)代。在尋找可靠能源時(shí)，無(wú)論業(yè)內抑或公眾，對其發(fā)展極其興奮。

然而，即便對SMR充滿(mǎn)希望的人們，也會(huì )有一些擔憂(yōu)，主要與廣泛推進(jìn)這種技術(shù)的速度有關(guān)。盡管能源部門(mén)對于新技術(shù)創(chuàng )新和開(kāi)發(fā)的刺激因素正在產(chǎn)生效益，但在近期內，需要把重點(diǎn)轉向安全部署。為了盡快實(shí)現這一目標，需要重復且可靠的“翻版”，意味著(zhù)使用同一標準的設計，建造一個(gè)“堆群”。標準化模式一旦實(shí)現，快速部署將變得更加簡(jiǎn)單。

沒(méi)有必要在市場(chǎng)內部和市場(chǎng)之間做無(wú)謂的工作，就是專(zhuān)注高效和標準化的部署。

法國是很好的例子

在保持強勁和創(chuàng )新與提供穩定進(jìn)展之間找到正確的平衡似乎很困難，但完全有可能。在這方面，最著(zhù)名的例子也許是上世紀整個(gè)80年代法國核能的部署方案。這一規劃，至今仍是廣泛部署成功的“燈塔”，因為目前法國約70%的電力來(lái)自核能。這個(gè)“占比”至今仍是世界最高的。法國也是世界上最大的電力凈出口國，英國則是其重要客戶(hù)。

法國并非總有多余的能源可供出口。上世紀70年代，在核復興之前，法國的電力主要依靠進(jìn)口。隨之而來(lái)的風(fēng)險在1973年石油危機期間表現得非常明顯，當時(shí)歐佩克(OPEC)國家切斷了石油供應，導致法國發(fā)生巨變，能源政策的重點(diǎn)從依賴(lài)國外市場(chǎng)轉向國家獨立。這條道路短期內代價(jià)高昂，但最終回報“無(wú)可爭議”。

至關(guān)重要的是，法國的核電項目從一開(kāi)始就被視為國家的基礎設施建設項目，私營(yíng)部門(mén)發(fā)揮了重大卻具輔助性的作用。這種格局創(chuàng )造了一種清晰感，并為籌資和部署標準化和長(cháng)期穩定性奠定了基礎，而這才是英國和其他國家現階段的需求。法國政府一直利用這方面的領(lǐng)先地位，強調核能的優(yōu)勢。

全世界面臨能源不可持續和氣候危機，尋求解決方案的壓力越來(lái)越大，各國政府可以從法國的做法中找到靈感。通過(guò)標準化、長(cháng)期投資和公眾宣傳，完全有可能構建一個(gè)不使用化石燃料，而以核能為核心模塊，與可再生能源和水電共同構成穩定的“混合能源”。

SMR將是實(shí)現這一目標的關(guān)鍵，不僅因為它們具有創(chuàng )新性，可相對更快地加以部署，而且更容易獲得融資。如果私營(yíng)部門(mén)和政府部門(mén)都在未來(lái)幾年充分利用這一點(diǎn)，就能朝著(zhù)更加穩定和可持續的未來(lái)前進(jìn)。

見(jiàn)解與思考

歐洲核能發(fā)展長(cháng)期意見(jiàn)紛爭，但地緣政治，特別是俄烏戰爭在促進(jìn)統一認識，改變困局。發(fā)展道路走法國成功之路，幾乎沒(méi)有分歧;只是幾個(gè)有核電的國家對于是否續建第三代核能，還是有點(diǎn)猶豫。

同樣是先進(jìn)SMR或核能系統，堆型選擇是關(guān)鍵。全世界開(kāi)發(fā)的先進(jìn)SMR和核能系統，堆型繁多，但公認成熟、可批量建造的，目前也就是NuScale-60型PWR和BWRX-300型BWR;非水冷的先進(jìn)核能系統，多數還處于概念或示范堆設計階段，得出結論需要等到2025年后，甚至到本年代末期。

我國開(kāi)發(fā)SMR和先進(jìn)核能系統走在世界前列[2]， 但發(fā)展機制與國際合作方面處于不利地位。項目選擇、技術(shù)基礎和條件準備并不重要，可達的成本競爭力和安全性能是關(guān)鍵。如果技術(shù)設計的應急規劃區邊界是電廠(chǎng)“圍欄”甚至是核島廠(chǎng)房的“外墻”，容易獲得社會(huì )公眾的認可，也能得到國家核安全監管部門(mén)的許可。照此，中科院上海應用物理所的液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗堆(TMSR-LF)和固態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗堆(TMSR-SF)項目都是有前瞻性的選擇[3]。

中國TMSR核能綜合實(shí)驗基地示意圖

資料與注釋

[1] George Borovas, SMRs and the dot com era for nuclear, NEI, 29 November 2022

[2] IAEA, Advances in Small Modular Reactor Technology Developments, 2020 Edition, September 2020; http://aris.iaea.org

[3] 中國科學(xué)院院刊，未來(lái)先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)，中國核電信息網(wǎng)，2021-12-23