富裕国家如何再次低成本建设核能——彭博社

2025年8月5日，加州PG&E公司迪亚布罗峡谷核电站内的涡轮发电机。

摄影师：David Paul Morris/彭博社电力需求正在激增，而这不仅仅是因为人工智能。以至于许多人准备重新考虑核能。微软签署了一项160亿美元的协议，重新开放三哩岛核电站，为其数据中心供电20年。

## 零碳

富裕国家如何低成本建设核能

26:16

但发达国家几十年来新建的反应堆屈指可数。当他们尝试时，这些核电站的成本和建设时间都异常高昂。这种重新燃起的兴趣会带来不同的结果吗？

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阿克沙特·拉提 00:00

欢迎收听《零碳未来》，我是阿克沙特·拉提。本周主题：西方为何无法建造核电站

阿克沙特·拉提 00:20

电力需求正在激增。这不仅仅是人工智能的功劳。我们正在推动诸多领域的电气化：从汽车到供暖再到重工业。这让许多人开始思考：这些电力将从何而来？如何确保随时可用？

核能技术正重新成为人们的关注焦点——或者说回归视野。事实上需求如此旺盛，美国已重启先前退役的核反应堆。微软去年签署了160亿美元协议重开三哩岛核电站…以确保未来20年数据中心电力供应。

更广泛的讨论则聚焦新建反应堆——西方世界已数十年未大规模开展此类工程。近年尝试中，核电站建设成本与工期均超出常规。以美国佐治亚州沃格特尔核电站为例，过去两年新建的两个机组耗资370亿美元，近乎预算三倍。再看英国欣克利角C项目，2017年动工时预计2025年竣工，但严重延期可能导致2031年才能投运。然而核能热度不减，因此有必要探讨技术现状及这些愿景的可行性。

首先快速了解一些基础知识。目前有两种主要的核反应能产生能量。裂变——原子被分裂。这是所有商业运营核电站目前采用的技术。还有聚变——原子被融合在一起。一些人希望这能一劳永逸地解决我们的能源需求。但目前还没有商业化的聚变电厂。

接下来的两期节目，我们将聚焦于已商业化的技术：裂变。在今天的节目中，我们将特别关注在约30个国家运行的大型核裂变反应堆的现状，以及如何建造更多这样的反应堆。在下周的节目中，我们将探讨小型模块化反应堆，许多人希望这将成为核裂变的未来。理论上，它们部署更快、更容易且更便宜。这两期节目将邀请瑞秋·斯莱博加入零碳对话。她是风险投资公司DCVC专注于气候、可持续性和能源领域的合伙人。在此之前，她是加州大学伯克利分校的终身核工程教授。

阿克沙特·拉蒂 3:01

瑞秋，欢迎来到节目。

瑞秋·斯莱博 3:02

很高兴来到这里。非常感谢邀请我。

阿克沙特·拉蒂 3:05

我们将深入讨论西方国家如何重新开始建造核电站。但在进入对话的核心之前，我想知道，要成为像你这样的持证核反应堆操作员，我需要做些什么。

瑞秋·斯莱博 3:22

嗯，我曾经是。现在不是了。作为一名本科生，我曾在宾州州立大学的研究反应堆担任操作员，这与商业动力反应堆不同。但我花了一年时间学习、参加考试、阅读大量手册并进行了多次演练。所以如果你有时间并去相关机构，我相信你也能掌握。

阿克沙特·拉提 3:46

哦，这太棒了。我是说，如果只需要一年，我觉得这是可以应付的。

瑞秋·斯莱博 3:50

是的，在那种安全到不会熔毁的反应堆上花一年时间。商业动力反应堆则需要更长时间。

阿克沙特·拉提 3:58

好的，让我们从一点历史开始。首先，欧洲和美国曾经非常擅长建造核电站。即使是今天，美国仍拥有世界上最多的核电站。像法国这样的国家，至今仍有很大比例的电力来自核能。但在新建核电站方面，故事其实在亚洲。那么告诉我们，为什么西方完全停止了建造核电站？

瑞秋·斯莱博 4:26

是的，我是说，我们停止建造主要是因为电力需求趋于平缓和通货膨胀，对吧？80年代初，利率非常高。70年代的石油危机使得节能变得非常重要。因此，美国的负荷增长发生了变化，再加上极高的利率。所以即使你能很好地完成一个项目，一个大型、昂贵的项目在14%的利率下根本不经济。这些因素综合起来。然后核能失去了公众的青睐。由于各种原因，有很多反对意见。所以在整个80年代和90年代的大部分时间里，核能在美国并不受关注。在欧洲某种程度上也是如此，但没那么严重。这因国家而异。然后在2000年代初，当天然气价格非常高时，核能在美国重新受到关注。当天然气价格为每百万英热单位8美元时，核能看起来相当不错。然后在2000年代，我们掌握了水力压裂技术，天然气价格降至每百万英热单位3美元，就没人关心核能了，这就是自70年代以来的历程。

阿克沙特·拉提 5:44

西方并非没有建造任何核电站。英国正在建设一座，美国乔治亚州也曾建成一座。问题在于，近期所有核电站的造价都极其高昂。在英国，电力平均成本约为每兆瓦时70英镑，而正在建设的欣克利角C核电站却获得了每兆瓦时127英镑的保底电价。为何西方核电站会变得如此昂贵？

瑞秋·斯莱博 6:23

这是多重因素叠加的结果。首先，西方尤其是美国）普遍不擅长大型工程。这类项目本就容易超支延期，说句玩笑话——加上辐射特性后这个问题也不会消失，对吧？我们连普通桥梁都难以按时按预算完成，核电站又怎能例外？其次，历史上我们缺乏显著的负荷增长需求，导致反应堆总是单个或双个零散建设，无法通过规模效应降低成本。当每个项目都是"首台套"时（我在这里打引号），造价自然居高不下；而达到"第N台套"时，才能真正实现预期成本。对于大型项目，这个N通常只需达到4——无需建造上百座就能实现成本优化。重复建设同一项目时，从第二座开始，设计瑕疵会逐步修正，供应链得到磨合，施工队伍也积累了经验。但现实是我们缺乏持续建设同类项目的机会。此外，建筑项目管理不善也有诸多原因：研究指出分包商过多的问题确实存在——当承包商在施工期间相互起诉时，项目必然延误且成本激增。

阿克沙特·拉提 8:04

我还听前能源部长欧内斯特·莫尼兹提到，佐治亚州的沃格特尔核电站需要2000名电工，但佐治亚州农村根本没有这么多电工，只能从外地调人。光是这一项就耗费了大量时间。更不用说美国原本就没计划再建其他核电站，导致那2000名电工如今已分散到各地电工岗位。类似问题在欧洲的基建活动中同样存在，这进一步推高了成本。

雷切尔·斯莱博 8:38

完全正确。焊工和其他技术工种也存在同样情况。

阿克沙特·拉提 8:44

关于核能，我想从五个维度展开讨论。首先是传统大型核电站设计——我们已经建造了许多这类反应堆，中国等国仍在持续建设。其次是可能更安全、更经济、燃料利用率更高的先进反应堆。第三是小型模块化反应堆，它们采用传统或先进技术，但体积更小。如今甚至出现了微型反应堆，小到可以放在后院、集装箱甚至更小的空间里。这些都很有意思。但让我们先从已大规模存在的传统反应堆说起：它们是什么？为何成为主流并沿用至今？

雷切尔·斯莱博 9:40

我们称它们为大型轻水反应堆。所谓"大型"，它们确实规模庞大，比如能产生十亿瓦特的电力输出。而"轻水"指的是普通水，因为核工业喜欢用晦涩的方式命名事物。有时也存在重水反应堆，那里的水分子中的氢原子含有一个额外的核子。它们具有一些不同的特性，主要存在于加拿大。大型轻水反应堆。它们使用水来冷却燃料并传递热量。从根本上说，核反应堆通常利用铀-235原子，这是一个大而重且不稳定的原子，当你加入一个中子时，这个中子的加入会在原子中产生足够的额外能量，使其变得极不稳定，分裂成两部分，在这个过程中释放热量。所以这其实是一种非常复杂的烧水方式。轻水反应堆中的水既冷却燃料以确保安全，又传递热量以便我们利用这些热量发电。这些反应堆中的燃料是铀-235，约占铀-238重量的5%。我特别说明这一点，因为最近世界上有很多关于浓缩铀的讨论，而在自然界中，铀-238占铀的99.3%。因此我们必须提高铀-235的比例。燃料芯块是陶瓷的，非常稳定。想象一个咖啡杯。它不会移动。不是一堆软泥。燃料被封装在这种陶瓷材料中。这些芯块被装入细长的金属管中。我们加热水产生蒸汽，驱动涡轮机。

我们为何要那样做？因为这是实现目标最简便的方式。那么，围绕中子引发裂变时的能量特性有哪些？哪些材料会吸收中子？因为每次裂变都会释放更多中子，这些中子又能引发新的裂变。关键在于维持链式反应的稳定，所以反应堆设计的核心就是控制系统中的中子数量。而水冷反应堆更容易实现这一点。从历史角度看，美国核海军才是核电技术的发源地。当时的主要竞争设计是钠冷反应堆，但钠和水…

阿克沙特·拉提

…水火不容。

瑞秋·斯莱博

…会产生剧烈反应。美国核海军著名将领海曼·里科弗曾说过——不知节目能否保留粗口，但我还是要引用原话——“就算海水是钠做的，也总有蠢货想往里塞水冷堆”。所以对核海军而言，在海洋中使用水冷堆显然更合理。这就像当年的VHS对决Betamax（我需要个本世纪的比喻）——最终轻水反应堆胜出了。

阿克沙特·拉提 12:52

脸书对战MySpace？能用的比喻太多了。不过我们得岔开话题，因为接下来这点很重要。你提到核武器与浓缩铀的联系。据我理解，将铀235浓度从0.7%提纯到3%-5%才能作为燃料，使用的离心机设备（就是美国最近空袭伊朗时针对的那种）若提升转速，就能继续浓缩至武器级所需的90%。必须承认核电与核武器确实存在这种关联。拥有核武器的国家通常都有核电站，其他国家的核电站也多由拥核国承建或供料。因此存在严格规定：谁能建堆、谁提供燃料。这些限制很有必要——若放任各国生产高浓铀，就可能像朝鲜那样最终造出核武器。我们接下来讨论的内容，会在多大程度上增加核扩散风险？

雷切尔·斯莱博 14:34

总体而言，核反应堆可以与核武器产生关联，但通常并不直接相关，且防止这种关联的措施相当明确。有几个关键领域需要更密切监控。或许相关的一点是，正如你正确指出的，制造武器所需的材料量与反应堆所用材料完全不同。因此核反应堆不可能像核武器那样爆炸——两者的物理原理截然不同，属于不同范畴。真正需要重点关注的环节是燃料循环的前端，即浓缩铀阶段。这正是国际原子能机构（IAEA）等组织制定标准规范并实施监督的原因所在。完全可以负责任且透明地开展和平核计划，这是完全可行的。如果不想处理浓缩流程，或国家无需具备该能力（毕竟这相当麻烦），也可以选择由外部提供燃料。此外，核燃料回收是另一个受关注的领域。目前全球范围内并未广泛开展此类活动，法国有部分回收流程，俄罗斯和日本也进行少量回收。该过程是指将反应堆使用过的燃料取出（实际上这些燃料仍蕴含大部分能量），提取其中残留的铀元素以及在反应过程中生成的钚元素（两者均可再次驱动反应堆）。由于铀和钚可用于制造武器，现代回收工艺会确保这些材料始终无法以武器级形态单独存在。关键在于采用不易扩散的技术流程，并保持透明问责。当前我们虽未大规模推行回收计划，但后续将讨论的部分先进反应堆设计已为未来可能的回收需求做好了准备。

阿克沙特·拉提16:55

广告回来后，我将询问雷切尔·斯莱博为何核能已成为中国的故事，西方能否迎头赶上？如果你喜欢本期节目，请在Apple Podcasts和Spotify上为《零碳》评分并留言。您的反馈至关重要，能帮助新听众发现这档节目。最近，一位名叫DannyUtah108的听众表示："《零碳》团队以新闻视角出色地评估新技术、趋势和行业。“感谢DannyUtah108。

阿克沙特·拉提17:39

关于先进反应堆，有人向我提出的一个观点是：为什么我们要考虑任何类型的先进反应堆？过去60-70年我们已安全制造轻水反应堆，可以大量生产。工程经验告诉我们，量产会降低成本，为何不坚持旧技术？这不正是让核电站重返西方的途径吗？这个论点有何问题？

雷切尔·斯莱博18:11

这个论点确实有分量，尤其在某些国家。如果我们真决定大规模建造反应堆来降低成本，确实可行。但先进反应堆有几点优势：首先，我们并不擅长超大型项目。与其勉强为之，不如转向我们更擅长的领域，比如小型模块化工厂制造。虽然会损失规模效益，但若无法真正实现规模效益，就该另辟蹊径。其次，先进反应堆具备某些优势特性——虽然技术类型多样，我尽量概括：部分型号能在更高温度下运行，可为工业流程提供高温脱碳热源；高温运行时能效更高，燃料利用率更优；部分型号支持核燃料循环利用，在能源需求增长时减少铀矿开采，且最终废料放射性持续时间更短、更易处理。此外如我所言，它们可能更具经济性。最后，其尺寸选择更灵活——并非所有市场都需要千兆瓦级机组，电网也不总是需要如此大规模的增量，特别是表后项目。多尺寸反应堆能更好适应不同市场需求。

阿克沙特·拉提 20:07

我们现在讨论核能的所有这些话题，是因为西方国家由于人工智能、电动汽车和热泵的普及导致电力需求不断上升。这种电力需求轨迹的变化让人们意识到：是的，我们已经拥有大量太阳能和风能，这很棒，我们还会建设更多——尽管在美国可能受政治因素影响进展缓慢，但其他国家都在推进。这些可再生能源确实会得到支持，但它们无法全天候供电。尤其是数据中心，我们需要持续不断的电力供应。但反对意见在于，如果建造这些轻水反应堆需要5-10年，时间太长了。其次，如果想建造更先进的（可能是更小型的）反应堆，仍需经历反应堆方案审批、寻找买家等流程，这同样需要5-10年。而当前这些AI巨兽的电力需求已经迫在眉睫。那么他们考虑核能的真正原因究竟是什么？

瑞秋·斯莱博 21:15

我认为人们的预期是：当前电力需求已经很大，未来还会更大。虽然可以拼凑现有资源应急（说实话这很有挑战性，毕竟燃气轮机设备的订单积压都排到五年后了），但现在任何基建项目都很难快速落地。因此必须从现在就开始为2030年及之后的能源需求布局所有可能的解决方案——当前增长趋势下，我们无法预知增速会有多快。虽然数据中心正在建设中，但根据增长率推算，未来需求将呈指数级上升。如果现在不启动核反应堆建设，五年后急需时肯定无法投入使用。

阿克沙特·拉提 21:58

当前核能发展的故事确实在亚洲上演，更准确地说是在中国。全球近半数新建反应堆都集中于此。彭博新能源财经数据显示，中国建造反应堆的成本仅为美国最新反应堆造价的五分之一。中国计划到2035年新建约150座反应堆，这将使其核电机组规模翻倍，超过目前全球第一的美国。为何能实现如此低的成本？是因为他们在重复建造相同设计吗？

瑞秋·斯莱博 22:36

确实存在信息透明度问题，我们无法百分百确定答案，但中国的情况与韩国及全球其他在建反应堆地区类似。他们采用完全相同的设计进行批量建造，其基建效率远超西方国家。低成本建造的关键在于垂直整合——由高度协调的单一机构负责，沿用已验证的设计方案反复施工。从施工经理、项目经理到焊工电工，团队都具备丰富经验。设计一致性、规划明确性这两大要素至关重要：明确知道要建造什么，并完美协调建造过程。这些正是西方目前欠缺的。这种模式不仅见于中国，韩国、中东和土耳其也是如此。

阿克沙特·拉提 23:53

但接下来谈谈政治，尤其是从民众层面和政策层面的政治。在美国，你们经历了总统更迭带来的气候政策反复，从奥巴马到特朗普第一任期，再到拜登，又到特朗普第二任期。考虑到党派极化加剧，这种政策摇摆很可能持续，为何你认为核能在美国仍有发展前景？

雷切尔·斯莱博 24:24

有趣的是，核能已成为两党共识议题。拜登政府确实是首个支持核能的民主党政府，因其兼具气候效益、韧性和安全性。核能是少数符合这些特性的技术之一，地热能则是另一个具有稳定性和本土化优势的领域。从韧性视角看，它还具有多重气候效益，因此成为两党罕见的共识技术。过去十年间，无论哪个党派执政，对核能的支持度都在持续上升。

阿克沙特·拉提 25:11

对话非常精彩，谢谢雷切尔。下周我们将探讨小型模块化核反应堆及其规模化建设的可能性。

雷切尔·斯莱博 25:21

谢谢阿克沙特，很荣幸参与节目。

阿克沙特·拉提 25:28

感谢收听《零碳未来》。现在奉上本周特色音效——这是核电站冷却塔内气球爆裂声及其回荡的余音。若喜欢本期内容，请在苹果播客或Spotify评分评论，也欢迎分享给好友或核能爱好者。本期由奥斯卡·博伊德制作，主题音乐由Wonderly创作，特别感谢埃莉诺·哈里森-登盖特、索默·萨迪、莫西斯·安达姆和西沃恩·瓦格纳。我是阿克沙特·拉提，下期再会。