全球80多種小堆PK，誰(shuí)能勝出？

全球主要核工業(yè)國家目前將模塊化小堆技術(shù)視為未來(lái)核工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要技術(shù)制高點(diǎn)，大力支持本國企業(yè)開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研發(fā)，迄今已推出80多種小堆設計。

美國積極推動(dòng)小堆在民用和國防領(lǐng)域的應用，準備完成5種小堆的首堆建設。俄羅斯已建成全球首座小堆電廠(chǎng)，啟動(dòng)小型鉛冷快堆首堆建設，正在穩步推進(jìn)另外3座小堆核電廠(chǎng)建設。加拿大、法國和英國計劃在2030年前建成首堆。我國目前也正大力推進(jìn)小堆技術(shù)發(fā)展，石島灣高溫氣冷堆示范工程雙堆已實(shí)現滿(mǎn)功率運行，“玲龍一號”首堆已開(kāi)工建設。

美國已推出超20種小堆設計

1.美國 

美國已推出超過(guò)20種小堆設計，包括輕水堆、高溫氣冷堆、鈉冷快堆、熔鹽堆、熱管堆等多種堆型。紐斯凱爾電力公司的5萬(wàn)千瓦版小型壓水堆設計已通過(guò)美國核管會(huì )的設計認證，獲得設計合格證。該公司已在5萬(wàn)千瓦版基礎上推出7.7萬(wàn)千瓦版，于2023年初向核管會(huì )提交設計認證申請，并計劃于2029年建成首堆。美國能源部宣布在“先進(jìn)反應堆示范計劃”下為10種小堆研發(fā)提供資助，其中X能源公司Xe-100（8萬(wàn)千瓦高溫氣冷堆）和泰拉能源公司Natrium（34.5萬(wàn)千瓦鈉冷快堆）已明確首堆廠(chǎng)址，并將在2028年底前建成。在國防領(lǐng)域，美國國防部計劃建設兩座微堆：2024年在愛(ài)達荷國家實(shí)驗室建成一座移動(dòng)式微堆，2027年在艾爾森空軍基地建成一座固定式微堆。

2.俄羅斯

俄羅斯國家原子能集團公司已推出約20種小堆設計，包括壓水堆、高溫氣冷堆和快堆。由兩座3.5萬(wàn)千瓦小型壓水堆KLT-40S組成的俄首座浮動(dòng)式核電站已于2020年投運。30萬(wàn)千瓦小型鉛冷快堆BREST-OD-300首堆2021年啟動(dòng)建設，擬于2026年建成。俄原子能集團還在為滿(mǎn)足遠東地區能源需求穩步推進(jìn)另外3座小堆核電站建設，包括兩座陸基核電站和一座浮動(dòng)式核電站。兩座陸基核電站分別使用5.5萬(wàn)千瓦小型壓水堆RITM-200N和1萬(wàn)千瓦小型壓水堆Shelf-M，分別于2028年和2030年并網(wǎng)發(fā)電。浮動(dòng)式核電站將使用另一種5.5萬(wàn)千瓦小型壓水堆RITM-200M，擬于2027年建成投運。

3. 其他國家

加拿大已啟動(dòng)兩個(gè)小堆建設項目。加拿大國家核實(shí)驗室2019年啟動(dòng)在喬克河建設5000千瓦高溫氣冷堆MMR的環(huán)評工作，計劃2026年建成。安大略電力公司計劃使用通用電氣—日立核能公司30萬(wàn)千瓦小型沸水堆BWRX-300在達靈頓建設一座電廠(chǎng)，2022年向加拿大核安全委員會(huì )提交建設許可證申請，并啟動(dòng)廠(chǎng)址準備工作，目標是2028年建成首堆。

法國和英國準備在2030年前建成首堆。法國原子能與替代能源委員會(huì )、法國電力公司、法國海軍集團公司和原子能技術(shù)公司正在合作打造17萬(wàn)千瓦小型壓水堆NUWARD，該堆目前處于概念設計階段。法國總統馬克龍在2021年宣布的“法國2030”投資計劃中明確指出，將向核能領(lǐng)域投資10億美元，目標包括2030年建成NUWARD首堆。英國羅爾斯·羅伊斯公司計劃2030年前完成47萬(wàn)千瓦小型壓水堆首堆建設，目標是2035年建成首批10座。英國核監管機構已啟動(dòng)對羅羅小堆的通用設計審查（GDA）程序。羅羅公司2022年11月宣布，已選定4個(gè)用于建設小堆的候選廠(chǎng)址。

阿根廷和韓國小堆研發(fā)起步較早。阿根廷2014年正式啟動(dòng)首座小型壓水堆CAREM-25建設，但其建設多次陷入停滯。根據阿根廷國家原子能委員會(huì )與阿根廷國家核電公司2021年簽署的合同，該堆將于2024年建成投運。韓國原子能研究所曾大力開(kāi)展10萬(wàn)千瓦小型壓水堆SMART研究，于2012年獲得本國監管機構頒發(fā)的設計合格證。由于文在寅政府執行棄核政策，SMART首堆建設被無(wú)限期推遲。2022年5月上任的尹錫悅政府致力于取消棄核政策，重啟核電發(fā)展，并推進(jìn)小堆技術(shù)發(fā)展。

小堆商業(yè)化仍然面臨挑戰

小堆擁有三方面的主要優(yōu)勢。一是由于具有小堆芯、使用非能動(dòng)安全機制以及設計集成等特點(diǎn)，小堆在設計簡(jiǎn)化方面擁有很大優(yōu)勢。設備和系統數量減少能夠直接降低造價(jià)，并有助于降低項目返工風(fēng)險和延期風(fēng)險。二是采用模塊化和工廠(chǎng)制造方法，能夠簡(jiǎn)化核電廠(chǎng)現場(chǎng)建設工作，縮短建設周期，并有利于提高設備制造過(guò)程的生產(chǎn)效率、加強質(zhì)量控制、降低建設風(fēng)險、引進(jìn)新制造技術(shù)。三是小堆初始投資低、建設周期短，有利于降低投資風(fēng)險和融資費用。對于準備建設多座小堆的電廠(chǎng)，可隨著(zhù)市場(chǎng)需求的增加而逐漸推進(jìn)后續小堆的建設，有利于加強對投資風(fēng)險的管控。

小堆商業(yè)化面臨五方面挑戰。一是技術(shù)方面。小堆尤其是許多創(chuàng )新型小堆在技術(shù)方面尚存在許多不確定性，還需要開(kāi)展大量研發(fā)和示范工作，各種優(yōu)勢能否轉化為經(jīng)濟競爭力還有待實(shí)踐檢驗。二是監管體系和法律框架方面?，F行國際和國家核監管和法律框架主要基于大型壓水堆技術(shù)，需要進(jìn)行必要的修訂，以適用于小堆。三是經(jīng)濟性方面。小堆的經(jīng)濟性?xún)?yōu)勢必須通過(guò)批量建設才能實(shí)現。四是供應鏈建設方面。小堆的批量發(fā)展，需要獲得設備制造能力、高豐度低濃鈾燃料及其他新型燃料制造能力的支撐。五是公眾支持方面。部分小堆開(kāi)發(fā)商試圖取消場(chǎng)外應急區，以便能在人口密集區進(jìn)行建設，這將在獲得公眾支持方面面臨更大的挑戰。

小堆在三個(gè)方面擁有廣闊的市場(chǎng)前景。一是助力能源產(chǎn)業(yè)減排。在電力領(lǐng)域，小堆可以取代現有小型燃煤電廠(chǎng)和熱電聯(lián)供廠(chǎng)。在其他領(lǐng)域，小堆可為區域供暖、制氫、海水淡化等設施提供能源，還可滿(mǎn)足石化、冶煉等高耗能產(chǎn)業(yè)以及海洋、海島開(kāi)發(fā)的能源需求。二是與間歇性可再生能源形成互補。小堆是一種基荷能源，并適于采用負荷跟蹤方式運行，能夠彌補風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源不能連續生產(chǎn)的先天不足。三是拓展核能使用地區?，F有核電廠(chǎng)主要為擁有大型電網(wǎng)的地區供電。小堆則可以在沒(méi)有電網(wǎng)連接的或者僅有小型電網(wǎng)的偏遠地區部署，從而使更多地區能夠利用核能這一低碳能源。經(jīng)合組織核能機構在2021年的一份報告中預計，到2035年全球可能建成2100萬(wàn)千瓦小堆裝機容量。

相關(guān)建議

小堆是全球核能重要發(fā)展方向之一。美俄等核工業(yè)國家均積極為技術(shù)開(kāi)發(fā)商提供政策支持和資金投入，助推小堆商業(yè)化，一批小堆將在2030年前建成。我國應在大力推進(jìn)首堆建設并持續進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)的同時(shí)，從三方面為未來(lái)的推廣應用做好準備：一是在首堆建設項目取得成功的基礎上，積極加強公眾宣傳與溝通，促進(jìn)小堆獲得公眾的認可和接受；二是識別和消除小堆發(fā)展面臨的政策性制約原因，包括不斷制定和完善適用于小堆技術(shù)特點(diǎn)的法規標準；三是著(zhù)力建設自主安全、多元可控的供應鏈，為小堆的大規模應用奠定堅實(shí)基礎。