核电小型化能解救能源危机的燃眉之急吗？

（原创黄文心）

全球能源危机的挑战空前严峻。欧洲今年将迎来最寒冷的圣诞节，以前曾经富裕的欧洲人将会为他们日益昂贵的电费账单而发愁。尽管人们对可再生能源方面做出了巨大的努力，还是远远不能解决当前严重的全球能源短缺。资源有限的油气煤燃料受动荡的国际局势影响价格高企不下，而且推高全球的通胀，当然还有破坏环境的碳排放。太阳能、风能还难以提供连续的供电而且其能量还不足以撼动油媒的统治地位。千呼万唤的核聚变人工太阳能仍是可望不可及。

传统核能不尽理想，但还是离不开它

尽管有着近70年历史的传统核裂变电力有着一系列缺点：核污染、热污染和万一的核事故及其无法估量的后果，还有难度不小的核废料永久性处理问题。切尔诺贝利事故、美国三里岛事故以及日本福岛核泄漏事故，人们仍记忆犹新，遗惧未息。尽管如此，核电站仍然是目前世界电力能源的主要来源之一，特别是在欧洲。

俄乌战争使得欧洲能源危机雪上加霜，核电可以说是支撑当前昏暗欧洲的一盏明灯。其中法国的核电占比高达近百分之七十，另外的一些欧洲国家如乌克兰、斯洛伐克和比利时的核电占比也都在五成以上。电子强国的亚洲韩国的核电也占四分之一以上。可以说，如果没有核电站，这些发达的工业国家都将面临“熄火”的危险。

截至2022年6月底，中国在运核电机组54台，总装机容量为5578万千瓦，位列全球第三。核电发电量约占全国总发电量的5%。中国核学会预计到2035年，核电在总发电量中的占比将达到10%，相比2021年翻倍。

"小核"能办大事

传统的大型核反应堆一直受到成本上涨和施工周期长而延误的困扰，还有选址困难以及需要相对频繁的1到2年换料周期。

作为新技术的核电小型化，使核电站小型化和模块化。小型模块化反应堆 (SMR)具有一系列优点：占地面积较小，使得选址灵活。SMR 可以安装在不适合大型核电站的位置。SMR 的小型机组可以预先制造，然后再运输到现场安装，这使得它们比大型动力反应堆更便宜。

大型动力反应堆通常是为特定地点定制设计的，有时会导致施工延误。SMR 可节省成本和建设时间，并且可以逐步部署以满足不断增长的能源需求。

SMR 可以安装到现有电网或远程离网的地方，作为其较小的电力输出的功能，为工业和人口提供低碳电力。比它更小的微反应器是 SMR 的一个子集，也可以产生通常高达 10 MW(e) 的电力。与其他 SMR 相比，微反应器的占地面积更小，将更适合无法获得清洁、可靠和负担得起的能源的地区。

与现有反应堆相比，新型反应堆 SMR 设计通常更简单，更安全。SMR 降低了燃料需求。与传统发电厂1到2年换料周期相比， SMR 的发电厂换料周期可以高达 10年一次。一些 SMR 特别设计可在不加料的情况下运行长达 30 年。

现有的大型核电站规能够为整个城市产生足够的电力。它们提供大量的零碳能源，但需要每18个月左右进行一次中断性维护。现有的核电站不能快速打开或关闭，还有长期储存乏燃料和废物的问题，以及概率很低潜在后果。但如果发生灾难后果严重。

新型反应堆 SMR具有许多优点：

尺寸和成本：SMR的尺寸可以是传统核反应堆的十分之一。这可以使它们在工厂制造，运到工厂现场，然后组装并快速连接到电网。这可以缩短施工时间并降低施工成本。

安全：中小型模块堆通常采用与传统核反应堆不同的设计。许多都有被动安全机制，即使设施断电，也使用热力学来关闭电源并关闭反应堆。

灵活性：多个 SMR 设计可以在几分钟或几小时内打开和关闭。这可以使它们能够补充具有高可再生能源渗透率的未来电网。

各国都在发展

作为世界最大的铀生产国和出口国加拿大的安大略省发电公司正在使用通用电气（GE）和日立的合资企业GE Hitachi Nuclear Energy设计的SMR，称为BWRX-300。该系统先进的反应器是水冷的，与其他寻求利用钠盐进行传热的下一代设计不同。它仍然引入了新的被动安全机制，并可以利用传统反应堆的现有供应链。BWRX-300 可以在不到 36 个月的时间内建成，将发电厂的占地面积减少 90%，并减少 50% 的混凝土需求。这些设计决策有望简化法规、资本和运营成本、维护和上市时间。

事实上，利用传统技术和供应链使安大略省发电可以迅速地进行BWRX-300建设。如果场地准备和建设按计划进行，那么SMR可能会在2028年投入使用。这距离加拿大首次在其境内提出下一代核工业仅10年。

除了BWRX-300，GE日立也设计了TerraPower的小型模块化Natrium反应堆。NuScale Power Corporation（SMR）最近在公开市场上首次亮相。该公司的VOYGR发电厂将使用容量仅为77兆瓦的SMR。它利用传统的铀燃料，这可以帮助加快上市时间。

加拿大自然资源部宣布为安大略省发电公司的新项目提供约7.1亿加元的资金。到2030年，小型模块化反应堆（SMR）技术可能为电网供电，这可能是G7国家中的首创。

澳大利亚是世界上主要的核燃料铀出口国之一，预计在2030年之前将会拥有具有价格竞争力的SMR核能电力。

中国也已经开始建设SMR。

未来的BWRX-300新型核电站