小型核反应堆是什么，SMR如何帮助解决气候变化？- 彭博社

Jonathan Tirone

工程师们在法国圣保罗莱杜朗斯的一个小型模块反应堆区域行走。

摄影师：Nicolas Tucat/AFP/Getty Images世界上许多地方都在转向核能，因为其老化的电厂、熔毁的遗留问题和放射性废料。但一些政府、大公司和亿万富翁，包括比尔·盖茨和沃伦·巴菲特，相信这项技术可以帮助拯救地球。与风能和太阳能不同，核能可以随时开启和关闭，而且不会产生天然气和煤炭产生的温室气体排放。数十亿美元的投资正在流向所谓的小型模块反应堆（SMR）的新一代，这最终可能会提供一个安全而灵活的无碳能源来源——如果它们能克服与经济、安全和公众意见相关的挑战。

1. 多小才算小？

根据国际原子能机构列出的70多个正在设计或开发阶段的这类反应堆，最小的直径不到5米（16英尺），高度不到10米。（当然，用于操作反应堆的电厂会更大。）SMR通常的发电容量不到300兆瓦，约为现有反应堆容量的三分之一。SMR中的“M”代表模块化，这意味着这些反应堆可以在工厂大部分建造，并以标准化零部件运输到现场进行组装。这意味着更短的建设时间和更大的灵活性以满足需求的扩展。

2. 为什么要重新思考反应堆设计？

自2011年日本福岛第一核电站的熔毁事件以来，投资者对建设昂贵的新核电站的兴趣减少，中国、俄罗斯和印度是明显的例外。相反，公用事业公司倾向于建设碳密集型的煤炭和天然气电厂来填补间歇性太阳能和风能资源的空白。这导致像詹姆斯·汉森这样的气候倡导者呼吁增加核能。

3. 小型模块反应堆（SMR）已经存在吗？

目前商业运营的唯一SMR是俄罗斯在2020年在北极部署的一对35兆瓦浮动核电站上的。中国预计将于2026年在海南岛附近的一座现有电厂附近开始试验正在建设的SMR。美国首个商业SMR项目计划在爱达荷国家实验室的场地上建设，该项目原计划由能够产生总共462兆瓦的六座反应堆组成，并计划在本十年末前投入使用。但是，唯一拥有美国设计许可的公司NuScale Power Corp.于2023年末因成本上升而取消了该项目。

4. 为什么经济是一个挑战？

成本竞争力是一项艰巨的挑战。NuScale的目标是生产每兆瓦时售价为55美元的SMR。但其第一个项目的成本膨胀到了几乎需要每兆瓦时售价达到120美元才能盈利的地步，公司被迫裁员超过四分之一的员工。根据BloombergNEF的数据，许多地区的风能和太阳能电力成本已经降至50美元/兆瓦时以下，并且可能在本十年末前降至20美元/兆瓦时以下。加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授在2020年的一项研究中发现，从寿命周期来看，SMR产生的电力成本可能是柴油燃料产生的电力成本的10倍。在考虑SMR作为太阳能和风能的备用选择以应对太阳不照或风不吹时，其经济可能更有利。

5. 谁在投资SMRs？

推动SMR设计的公司，除了NuScale外，还包括Electricite de France、中国国家核能公司、日本的东芝和俄罗斯的Rosatom。盖茨和巴菲特联手在怀俄明州一座废弃的煤电厂建造和测试反应堆。劳斯莱斯控股公司筹集了4.55亿英镑（6.08亿美元）用于资助SMRs的开发，其中近一半的资金来自英国政府。加拿大和美国政府也提供了数亿美元的补贴，以启动SMR行业。印度的国有核能行业正在考虑允许私营企业更多参与开发SMR反应堆，以帮助减少该国对煤炭的依赖。欧洲委员会鼓励行业合作，在未来十年推出SMRs，以帮助实现净零目标。

6. SMRs安全吗？

支持者表示，SMRs将比早期的核电站更安全。基本理念仍然相同——分裂原子释放能量，这个过程被称为核裂变，加热水产生蒸汽，旋转涡轮发电。目前正在开发的SMR模型中约一半使用水作为冷却剂，就像大多数目前运行的反应堆一样。福岛和1979年美国三里岛的爆炸是由于暴露的燃料棒的热量分解了用于冷却反应堆的蒸汽中的氢气。相比之下，一些SMR设计使用熔融盐和金属作为冷却剂。SMR设计还整合了新型燃料和备用应急系统，应该能减少熔毁的可能性。另一方面，较小的反应堆理想情况下应该位于人口中心附近，增加了事故可能带来的危险。而且，与其较大的同类一样，SMRs会产生必须安全存放几个世纪的放射性废料。

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