小型反应堆可能标志着核能在推动更绿色电网中的回归 - 彭博社

奥克洛公司的奥罗拉电厂的渲染图。

来源：Gensler通过商业电讯

核工业已经停滞多年，难以与更便宜的能源形式竞争，自福岛、切尔诺贝利和三里岛事故以来一直被视为可疑。美国只有两个反应堆在乔治亚州建设，且进度落后于计划，受到成本超支和政治反对的困扰。

但现在，全球范围内正在进行一场将核能朝着截然不同方向发展的竞赛，以期复兴这一行业。包括美国的NuScale Power LLC、中国国家核电公司和俄罗斯的俄罗斯原子能公司在内的公司正在开发新一代反应堆，其中一些设计将比主导该行业数十年的庞大设施小90%以上。某种型号甚至可以放入单户住宅中。

彭博社绿色飓风埃尔南多袭击百慕大，带来洪水和降雨峰会管道负责人认为赢得土地所有者支持的道路艰难希腊和土耳其在爱琴海风力增强时与火灾作斗争‘火车爱好者’组织支持哈里斯和沃尔兹的总统竞选这些电厂旨在更快、更容易建造，并可能使核能成为发展中国家负担得起且更清洁的选择，这些国家不需要大型反应堆。一些气候活动家虽然欢迎无碳电力的潜力，但并不完全认同这一论点。他们仍然担心安全问题。而且，随着太阳能和风能成本的急剧下降，一些人怀疑即使小型反应堆价格较低，是否仍然具有经济意义。

但是，随着世界各国制定雄心勃勃的计划以摆脱化石燃料，越来越多的人意识到，关闭煤炭或天然气发电厂可能会导致电力短缺，正如本月早些时候加利福尼亚州的轮流停电所示。核能占美国电力的20%，如果建立小型核电站以促进这一过渡，这一数字可能会增长。支持者预计，裂变能将迎来复兴，可能吸引到 5.9万亿美元 的全球投资，直到2050年。

“至少在目前，以及可预见的未来，看到一个仅依赖可再生能源的能源系统是困难的，”位于俄勒冈州波特兰的NuScale首席战略官克里斯·科尔伯特说。

NuScale Power反应堆建筑的横截面插图。来源：NuScale Power倡导者表示，小型模块化反应堆，通常称为SMR，可以在工厂建造，通过卡车或火车运输，然后在现场组装，从而节省时间和成本。公用事业公司可以安装一个或将多个捆绑在一起，扩大潜在市场，包括那些不需要大型传统核电站的国家。一些设计还将提供工业热能以及电力——一个潜在用途是在需要两者的远北偏远村庄。

中国国家核电是第一个通过国际原子能机构安全审查的小型模块化反应堆设计的公司。它于2019年开始建设其125兆瓦的灵活龙示范电厂。俄罗斯的罗斯托姆去年推出了世界上第一个可操作的小型模块化反应堆，安装在可以送往全球的船上。韩国、加拿大和英国的公司也在开发类似的设计。

在美国，NuScale正在研发一种60兆瓦的反应堆设计，足以为48,000个美国家庭供电，其设计本月刚刚获得核监管委员会的批准。 圆柱形发电机大约高65英尺，直径9英尺。与通常容量约为1,000兆瓦的大型常规反应堆相比，这个尺寸非常小。而且成本更低。一个由12个NuScale反应堆模块连接在一起的电厂大约需要30亿美元，而一些大型项目的成本已超过200亿美元。NuScale的第一座商业电厂如果一切顺利，将于2029年在爱达荷州投入使用。

NuScale的设计基于目前在常规核电厂广泛使用的压水反应堆，因此该技术对监管机构和开发者来说是熟悉的。其他开发者正在尝试不同的技术。总部位于加利福尼亚州桑尼维尔的Oklo公司正在研发一种所谓的快堆，可以利用现有电厂的核废料作为燃料，并用液态碱金属而不是水进行冷却。亿万富翁比尔·盖茨支持 TerraPower LLC，该公司正在研发另一种使用液态钠作为冷却剂的快堆。

“这是一场竞赛，有点像核能的黎明，”核能协会国家安全与国际项目高级主任泰德·琼斯说。

开发者表示，这些小型电厂也更安全。核电厂的主要风险是辐射可能泄漏，但由于小型反应堆的核心核材料较少，因此潜在风险也较小。NuScale表示，其设计可以安装在地下水池中，这将最小化故障风险，因为它们不需要泵来循环冷却水。

但是，随着尺寸的减小，这些新设计可能也会有更小和更弱的系统来控制潜在的辐射泄漏，关心科学家联盟的核电安全主任埃德温·莱曼说。这令人担忧，因为他表示，推动在靠近人口中心建造小型模块反应堆的趋势也在增加。

阿卡德米克·洛莫诺索夫号，一艘载有两个核反应堆的驳船，2020年8月在摩尔曼斯克。摄影师：列夫·费多谢耶夫/TASS通过Getty Images“你可以拥有一个更小的反应堆，但其围护结构更弱，与人口中心的距离也更近，”莱曼说。“矛盾的是，一个小型反应堆可能释放的材料比大型反应堆还要多。”

小型反应堆被视为复兴一个远未繁荣的行业的关键。传统核电厂的建设处于10年来的低点。根据BloombergNEF的数据，第一季度全球在建核电厂有52个，为十年来最低。而且，超过20%的项目面临可能使其搁浅的挑战，包括融资问题和政治反对。

美国唯一的核电项目是位于乔治亚州的沃戈特尔电厂的两个反应堆，这项工程目前已经落后于计划多年，成本翻倍超过280亿美元。南卡罗来纳州的210亿美元V.C.萨默电厂在2017年因主要承包商破产而 被放弃。

根据清洁空气行动小组的核能团队经理布雷特·兰帕尔的说法，小型反应堆可能会改变这一局面，催化剂将是应对气候变化的努力。超过十个美国州和地区已开始要求无碳电力网，加利福尼亚州的计划在2045年前完全消除碳排放。

尽管太阳能和风能装置正在激增，但它们无法全天候供电。这也是加利福尼亚州在最近几年关闭了9吉瓦的天然气电厂后，本月早些时候因热浪导致电力需求上升而出现电力短缺和停电的部分原因。兰帕尔表示，关闭基荷电厂可能会造成缺口。“这些先进的反应堆正是为了填补这一空白。”

Oklo的 反应堆将具有1.5兆瓦的容量，足够小以适应一所房子，并且将有足够的输出为大约1200个美国家庭供电。美国核能委员会 接受了该公司的许可证申请，这是首次使用该机构实施的新评估流程以加快审查过程。Oklo的首席执行官兼联合创始人雅各布·德维特表示，该设计可能在两年内获得批准，并且可能在那之后的一年内投入运行。

2018年，中国国家核电公司福清核电站反应堆压力容器单元的安装现场工人。摄影师：林山川/新华社通过Getty Images“核能是我们气候解决方案中非常重要的一部分，”德维特说。“这就是未来的发展方向。”

但关于小型核电厂在可再生能源时代是否具有成本竞争力仍然存在疑问。例如，NuScale的目标是建造一座可以以每兆瓦时55美元出售电力的电厂。Oklo预计其后续版本的系统，容量在10兆瓦到15兆瓦之间，将与每兆瓦时70美元的电价具有竞争力。TerraPower正在开发一座345兆瓦的反应堆，其电力平准化成本为每兆瓦时50美元。它可以与一个将热量储存在熔融盐中的系统连接，以在需求高峰时产生额外电力。首席执行官克里斯·莱维克表示，这将使容量提升至500兆瓦，并将成本降低至40美元。TerraPower系统预计将花费10亿美元，莱维克表示，示范电厂可能在2028年投入运营。这种灵活性在加利福尼亚本月早些时候电力短缺时将非常有帮助。

“我们相信将需要许多这样的电厂，”莱维克说。

然而，全球大部分地区的风能现在约为$44每兆瓦时，而太阳能为50美元。根据BloombergNEF的预测，在某些地区，到本十年末，可再生能源的价格将低于每兆瓦时20美元。

“建设小型模块化反应堆的逻辑在经济上没有意义，”莱曼说。

这一转变发生在美国在建设大型反应堆方面严重落后于其他国家之际。根据能源部的一份三月报告，目前该市场大部分由俄罗斯和中国主导，而美国则“完全缺席”，这被视为对美国战略利益的重大打击。

美国正在采取措施应对这一问题，特别是通过解除对在其他国家，尤其是新兴市场提供政府资金支持核项目的禁令。根据彭博新能源财经的核分析师克里斯·加多姆斯基的说法，未来的大部分核出口将是小型核设计。

“我们将不再出口大型反应堆，”他说。“小国不需要大型反应堆。”