缩小反应堆规模与扩大核能应用的竞赛——彭博社

2025年8月11日，英国塞兹韦尔，法国电力公司运营的塞兹韦尔B核电站上空的月亮。

摄影师：克里斯·拉特克利夫/彭博社电力需求激增，有人认为解决之道不在于建造更大的电站，而是更小的。这就是小型模块化反应堆（SMRs）背后的理念：将庞大且难以建造的反应堆缩小为理论上更易管理、成本更低且更易复制的装置。

## 零

缩小反应堆规模，扩大核能应用的竞赛

31:42

SMRs尚处于早期阶段，目前仅在中国和俄罗斯有两座投入商业运营。SMRs能否成为满足我们能源需求和气候目标的解决方案？核科学家兼风险投资家蕾切尔·斯莱博与阿克沙特·拉蒂在《零》节目中展开讨论。

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阿克沙特·拉提 00:00

欢迎收听《零碳》节目，我是阿克沙特·拉提。本周主题：宏大事物如何小型化

在所有能源形式中，电力增长最为迅猛。这促使人们探索包括核能在内的所有可能技术。上周我们讨论了西方近几十年来在建设大型核电站方面遭遇的困境。今天我们将探讨小型模块化反应堆——有人认为这可能是问题的解决之道。与其建造庞然大物，不如化整为零。

这个构想极具诱惑力：将庞大复杂的工程缩小为更易管理、便于复制的模块。用十座小型反应堆替代一座大型核电站。但目前这类小型模块化反应堆尚处初创阶段，全球仅俄罗斯和中国有两座投入商业运营。数百种不同设计正在角逐下一个成功案例…每种方案都利弊并存。当然，安全问题也备受关注。

那么小型模块化反应堆的商业可行性究竟如何？它们能否成为满足能源需求与气候目标的规模化解决方案？本期《零碳》节目中，我们再次邀请到瑞秋·斯莱博。作为DCVC风投公司专注气候、可持续与能源领域的合伙人，她投资了多家致力于核反应堆小型化的初创企业。此前她曾任加州大学伯克利分校核工程系终身教授。

蕾切尔向我们介绍了小型模块化反应堆当前的发展阶段，她并不担心在自家后院建核反应堆的原因，以及为何风能、太阳能和核能开发者应联合起来对抗化石燃料游说团体。这是探讨核裂变技术发展的两期节目中的第二期，若您未收听第一期，我们已在节目说明中附上链接。

阿克沙特·拉提02:18

蕾切尔，欢迎回到《零碳》节目，感谢再次参与。

蕾切尔·斯莱博02:20

很荣幸受邀，非常感谢。

阿克沙特·拉提02:22

上周我们讨论了大型核电站，本周我想探讨被视为核裂变未来方向的小型模块化反应堆。目前俄罗斯和中国各有一座，但西方政府不愿采用其技术。

因此各国正自主布局：加拿大计划建造数座反应堆，英国已批准一座，美国田纳西河谷管理局也拟建一座。此外还有众多企业和创新设计涌现。让我们从已获准建造且西方政府愿意资助的项目谈起？

蕾切尔·斯莱博03:00

确实，形势瞬息万变。我可能无法列举最新进展，但值得关注的是加拿大可能率先建造的BW-RX 300反应堆——由通用电气研发，属于轻水反应堆与沸水反应堆设计的跨界融合体。虽然300兆瓦的规模较小，但因其与传统设计差异不大、供应链高度兼容，虽无法完全体现先进反应堆优势，却能加速落地进程，无需等待供应链重建。这堪称理想的过渡技术。历史表明，若此类过渡技术被大规模应用，很可能最终成为长期赢家之一。

阿克沙特·拉蒂3:56

然而事实是，目前存在100多种小型模块化反应堆设计方案。当然我们可以玩自由市场的游戏，让市场决定采用哪种反应堆设计，但这可能需要100年才能得出结论。我们没有那么多时间。你认为政府在什么阶段需要介入？是否需要大幅缩减候选范围，甚至直接选定几个优胜方案，通过这种机制来培育核能产业生态？

雷切尔·斯莱博4:27

考虑到核能技术的特殊性——某些环节天然比其他技术更敏感，政府始终需要参与其中，这很重要。要判断哪些方案更可能成功实现成本目标，需要真正的专业知识，不能指望所有客户都具备这种判断力。正因如此，在需要高度专业性的领域引入政府参与是合理的，美国"先进反应堆示范计划"就是典型案例。

该计划支持多种技术路线，但最终选定两个大型示范项目：一个是钠冷快堆，另一个是TRISO燃料气冷堆。这是非常明智的选择，因为这两种堆型拥有最丰富的运行经验和数据支撑。英国曾建过气冷堆，法国和美国都运行过钠冷快堆，这些技术对我们而言并不陌生。

阿克沙特·拉蒂 5:49

好的，现在是深入了解先进反应堆的时候了。那么请为我们讲解这些反应堆设计的主要类别。正如你所说，其中一些已经经过测试，但还有一些尚未测试。那么哪些已经测试过，我们最初为什么要尝试这些设计呢？

雷切尔·斯莱博 6:04

我们有钠冷快堆，钠是传热介质，使用金属燃料。这类反应堆可以采用再循环工艺，具有极强的安全特性，因为金属或钠是非常高效的传热机制。因此，如果反应堆发生任何情况，可以迅速导出热量，确保燃料安全。

可以说还有另外三大类。首先是高温气冷堆，通常使用氦作为传热介质。燃料以极其耐用、坚固的TRISO颗粒形式存在。这些微小的颗粒周围包裹着陶瓷层，因此异常坚固，颗粒本身几乎不会熔化。氦是气体，传热机制不如液体高效。因此，气冷堆的安全性来自燃料形式——燃料根本无法熔毁，极其坚固。即使发生冷却剂流失事故（氦泄漏），空气的传热性能差异也不大，所以问题不严重。这类反应堆通常在更高温度下运行，目前建造数量最多。

然后是第三类，它有两个子类别，即熔盐反应堆。因此，我们在橡树岭国家实验室建造了一个实验性熔盐反应堆。这里有几种不同的方法，但你可以不把燃料制成某种固体材料，而是将燃料溶解在盐中。所以燃料实际上是液体，严格来说是一种共晶。因此，裂变发生在熔盐共晶中。这些熔盐反应堆的一些优点是具有非常好的传热性能，同时温度也很高，因此可以获得热量。而且由于不需要制造燃料形式，你有很多灵活性，可以进行回收或材料管理。还有一家反应堆公司正在采用熔盐冷却剂和我们通常在气体反应堆中使用的TRISO颗粒，将它们结合起来，以获得盐的传热性和燃料的耐久性。所以这是一个充满可能性的世界，你可以用很多方式组合这些东西。

阿克沙特·拉蒂 8:22

这就是为什么会有130种设计，或者不管有多少种。你谈到了这些设计中有多少可以制成不同尺寸。我们讨论过1吉瓦作为标准大型核电站的规模，而300兆瓦现在被作为小型模块化反应堆建造。还有一些关于200兆瓦和100兆瓦的想法，而如今最让我震惊的是，人们正在谈论微型核反应堆，5兆瓦和1兆瓦。为了让大家有个概念，1兆瓦大约可以为500户家庭供电（如果是英国消费者的话），如果是美国消费者，大概可以为200户家庭供电。所以我们谈论的是可以放在一个小社区的后院，为整个社区供电的东西。但我对这些感到担忧，因为对于大型发电厂，1吉瓦或300兆瓦的，你有经过培训的操作人员，他们知道自己在做什么，会确保安全。当你把这些设计变成这么小的东西时，它们不会有足够的经济性来雇佣一个安全官员坐在运行的发电厂旁边，那会发生什么？

雷切尔·斯莱博 9:40

它们是完全不同的技术类型。1吉瓦反应堆的能量是1兆瓦反应堆的1000倍，对吧？因此，材料的体积和强度都处于完全不同的量级。那么如何确保其安全性呢？你可以设计出无法熔毁且防篡改的反应堆，因为需要管理的热量少得多，可能发生的问题也少得多。

阿克沙特·拉提 10:12

作为DCVC，你们投资了一家名为Radiant的公司，该公司应该正在制造这些微型反应堆。或许我们可以用这个例子向人们解释，为什么你认为在后院放置一个这样的核反应堆是可行的？

雷切尔·斯莱博 10:31

是的，也许是因为，正如我们之前谈到的，我曾经是一名反应堆操作员。那是一个研究用反应堆，热功率为1兆瓦，比这些反应堆大约小三倍，但我操作过其中一个，它不可能熔毁。实际上不会发生任何问题。我想部分原因是我熟悉其真实的安全状况，以及它们实际上有多安全。你知道，在宾州州立大学的那个反应堆，人们会打电话询问疏散计划是什么，我们会说，‘没有疏散计划。’因为根本不会发生任何事故。我想我只是对这些安全特性足够了解和放心，所以这不是我担心的问题。

阿克沙特·拉提 11:07

它们长什么样？我们多快能拥有一个，以及它们通常会在哪里使用？

雷切尔·斯莱博 11:13

好问题。这是一种高温气体反应堆，采用超级耐用的TRISO燃料和氦冷却剂。反应堆加上动力转换系统，所有部件都能装进一个集装箱。正如你提到的规模问题，它非常小巧。Radiant公司使用超临界二氧化碳布雷顿循环进行能量转换，效率更高，这意味着它们不需要水作为散热介质，因此选址极为灵活，甚至可以在干旱环境中运行，完全无需担心水资源影响。

阿克沙特·拉提 11:49

因为驱动涡轮的热量不是来自蒸汽，而是来自高温二氧化碳？

雷切尔·斯莱博 11:57

没错。它们的应用场景是什么？对于微型反应堆，我们不认为你会用100个微型堆来获取100兆瓦电力并接入电网与公用事业规模竞争。它们适用于偏远地区、紧急情况、高可靠性备用电源——任何原本使用柴油发电机的地方都可以部署微型堆。比如军事基地、工业设施、偏远社区。对许多地方而言，柴油发电机不仅昂贵、有异味、造成严重空气污染和噪音，燃料运输物流也极其复杂。越是偏远地区…比如阿拉斯加某些地方道路日益频繁融化，燃料运输实际上非常困难，对吧？柴油燃料供应存在真实的可靠性与韧性挑战。

阿克沙特·拉提 12:55

确实。尤其是对国防部来说，这简直是天赐良机。据估算，向前线运送燃料的成本高达每加仑400美元，是加油站燃油价格的50到80倍。所以如果有了微型反应堆这样的设备，国防部肯定会成为首批大批量买家。

瑞秋·斯莱博 13:18

即便柴油价格是每加仑6到8美元（很多地区都是这个价位），微型反应堆依然具有经济价值。我们还在前瞻性考虑诸如"要在内陆地区建设电动车充电站"这类需求。在英国可能不太适用，毕竟国土面积较小，但相比架设输电线路，直接建造微型反应堆可能更经济高效。这种技术具有广泛的应用灵活性。

阿克沙特·拉提 13:50

如果真用微型反应堆为偏远地区充电站供能，如何实现反应堆的启停控制？毕竟核反应堆的核心原理就是维持可控链式反应。频繁启停的话，反应堆如何应对？

瑞秋·斯莱博14:10

我们配备了控制机制，反应堆设计不同，其功率调节能力也不同。大型反应堆中燃料成本占总成本比例较低，因此调节功率节省燃料的经济效益不明显。而微型反应堆的燃料成本占比很高，功率调节就具有显著经济性。由于体积差异，大型反应堆的某些运行准则并不适用——对微型堆来说，降功率运行乃至停机保存燃料都是可行的操作方案。

阿克沙特·拉蒂 14:55

那么具体在辐射反应堆中如何实现呢？

雷切尔·斯莱博 14:59

是的，我们采用称为控制鼓的装置。控制机制的作用是吸收中子。可以想象，中子吸收体越多，反应速度就会逐渐减慢直至停止。移开吸收体后，反应会重新加速。本质上就是通过可控且精准的方式，逐步增加中子吸收体直到反应达到预期状态，若要重启则移除吸收体。

阿克沙特·拉蒂 15:30

这个过程能像电池那样即时响应吗？比如按个开关就能立即供电？

雷切尔·斯莱博 15:40

停机可以瞬间完成，但启动需要时间。以百万瓦级小型反应堆为例，启动耗时数分钟；大型反应堆则更久。不过微型反应堆响应相当迅速——只要快速插入控制装置，任何规模的反应堆都能在数秒内停机。关于时间线：我合作的Radiant公司计划明年展示反应堆，2026年将启动首个全尺寸示范堆，这个进度相当快。公司2018-2020年成立时只有几名员工，到2026年实现反应堆点火，总成本将低于2亿美元，表现优异。预计2028年首次商业部署，爱达荷国家实验室已确认其试验档期，燃料已就位，整体进展令人振奋。

阿克沙特·拉提 16:57

广告结束后请继续收听，我将向雷切尔·斯莱博询问先进核反应堆的经济效益对比。趁此机会，如果您觉得本期节目有见地，请在苹果播客和Spotify上为零碳节目留下评价。您的反馈对我们很重要，也能帮助新听众发现这档节目。

最近，一位名叫毛伊·加德纳的听众表示：“零碳是了解气候科技动态的绝佳平台。虽然我不是技术极客，但这档节目既引人入胜又通俗易懂。”感谢毛伊·加德纳。

阿克沙特·拉提 17:38

微型反应堆会有特定应用场景和特定经济模型，但能在能源转型中产生重大影响的，总体而言是小型模块化反应堆。让我们来探讨其经济性，因为你最初提到它们可能更便宜。核能行业长期承诺提供更廉价的电力，但在西方世界尚未完全兑现。为何你认为小型模块化反应堆能做到？

雷切尔·斯莱博 18:07

需要说明的是，我并未深入其他小型模块化反应堆公司的内部运营，不清楚其经济性的具体细节。因此我的观点更多是外部视角和理论性的。如前所述，虽然我们不擅长巨型工程，但确实擅长工厂化制造。如果用规模经济替代数量经济——即反复大量生产相同产品，流程可复制、模块化、可运输，并限制现场工作量，使其更接近“流水线作业”而非“每个站点重新设计”——这种情况下我们的经济表现往往更好且更可预测。

另一个原因是，由于这些反应堆确实具备极高的固有安全性，我们可能只需要更少的系统和更简单的配置就能确保其安全。这并不是说我们不需要安全系统，而是安全系统的实现变得更加容易。例如，许多反应堆并不在压力下运行。而大型轻水反应堆都在相当高的压力下运行，因此需要厚重的钢制容器。如果不需要这种只能在全球一两个地方制造的厚重钢制容器，就能节省成本。因此，许多方面都变得更简单，而且通过小型化设计，它们可以在更多地方制造，甚至可以用3D打印技术生产。供应链的灵活性和韧性因此大幅提升——不需要那么大型的起重机，不需要挖掘那么多土方，也不需要浇筑那么多核级混凝土。简而言之，一切都变得更简单。

阿克沙特·拉蒂 19:51

那么中国目前已有一个接入电网的小型模块化反应堆，俄罗斯则建造了可移动的浮动式小型模块化反应堆为各地供电。尽管西方对小型模块化反应堆讨论热烈，并且确实创新开发了大量有趣的设计方案（这点值得肯定），但实际建成的项目却为零。既然先进反应堆具有您所说的这些优势——体积更小、造价更低、尤其适合西方AI数据公司使用，为什么反而是俄罗斯和中国在率先投资建设这类设施？

雷切尔·斯莱博20:35

主要是政治意愿。它们的结构不同。在中国和俄罗斯，核电行业高度国有化且自上而下管理。某种程度上，法国核电成功的原因也类似。而美国和大多数西方国家采用混合体系——政府参与但以自由市场为主导（或者说准自由市场），这有时会导致激励措施错综复杂。如果美国当初明确表态"这就是我们要做的事"，我们本可以做到。但真正推动核电发展的用电需求增长直到最近才出现，对吧？因此可以说，这些设计虽然有趣且值得关注，但缺乏需求驱动就难以推进。如今我们终于迎来转折点，却听到"这些技术还不成熟"的论调。其实关键在于将前瞻性规划与市场信号同步结合。过程虽有些混乱，但我们正在朝目标迈进。

阿克沙特·拉蒂21:46

未来我们将押注多种能源转型技术。在应对电力需求增长时，核能要面对多重竞争：首先是天然气，其次是风光发电配储（可能是长效电池），现在又兴起第三类竞争者——能持续供电的地热与增强型地热系统。既然其他技术都前景广阔，为何你认为核能仍是明智之选？

雷切尔·斯莱博 22:23

拥有一个具备多种技术来源的弹性系统是件好事。例如，如果所有能源都依赖天然气，电价将极易受天然气价格波动影响，这对企业或消费者而言都不是一个稳定的环境。地热能更有可能保持稳定。地热能在越来越多的地区将变得可行，但并非所有地方都适用。从原则上讲，采用多种技术是合理的。此外，我们讨论的电力需求增长如此之大，我们没有时间只发展单一能源，那样根本行不通。必须全面发展各种能源，因为需要调动多条供应链、多种技能组合和众多人力。现在存在一种‘争夺市场份额’的心态，但实际上市场正在扩大。机会是充足的。

阿克沙特·拉提 23:20

那么公众对核能的看法如何？我们稍早谈到了安全性，但安全风险分为实际风险和感知风险，而核能存在大量阻碍人们支持该技术的感知安全风险。这并不是说可以忽视感知风险，因为必须说服人们这项技术值得投入资金，值得为他们的利益和福祉投资。您认为世界上有哪些地方在这方面做得很好？我们可以从中汲取哪些经验？

蕾切尔·斯莱博 24:10

这是一个非常复杂的混合体，而且实际上正在快速变化。我们看到千禧一代和现在的Z世代对核能的接受度明显更高，因为他们更关注气候变化问题。关于风险认知你说得很对——人类对大多数风险的判断都很不准确。事实上，核能是我们现有最安全的能源形式。但一旦发生事故，那种恐惧感会让人难以接受，我们无法容忍存在事故可能的系统。我认为先进反应堆的一个优势就在于更容易实现安全性，如果能彻底杜绝重大事故的可能性，事情就简单得多。毕竟人类永远会觉得反应堆熔毁是可怕的，就像开车其实比坐飞机危险得多，但人们害怕坐飞机却不害怕开车。风险大小不重要，重要的是人们的风险感知。

总体而言英国做得不错，韩国表现中等，瑞典相当出色，法国处于中游水平。瑞士虽然国家很小，但50%电力来自核能，做得也很好。美国的情况正在变化，部分取决于反核运动的活跃程度。我们还没谈到的是，核能最吸引人的特点之一是其燃料效率极高——大型反应堆不需要节省燃料成本，因为几乎用不到多少燃料。我小拇指最后一节大小的燃料块就能产生一吨煤或三桶油的能量，所以这个产业的规模远小于其他能源行业。正因如此，核能行业没有强大的游说团体，缺乏足够资源向公众普及技术知识，而竞争性技术却拥有大量资源。大多数反核运动都是由石油和天然气行业资助的。

阿克沙特·拉提 26:27

哇。这一点已经被证实了吗？

雷切尔·斯莱博26:30

是的。

阿克沙特·拉提26:31

哇。详细说说。我之前不知道这个。

雷切尔·斯莱博 26:32

哦，是的。我是说，我认为过去情况不同。但如果核能成功了，谁会是最大的输家？是石油和天然气行业。

阿克沙特·拉提 26:41

但风能和太阳能也是如此，所以可再生能源和核能必须联合起来进行游说。这种情况正在发生吗？

雷切尔·斯莱博 26:51

哦，你希望如此。也许有一天吧。我认为这两个群体都有太多“小饼思维”，没有意识到他们实际上在为同一件事而战。

阿克沙特·拉提27:02

所以，是的，它是一种高效燃料，与化石燃料甚至一些废弃物较少但仍会产生一些废弃物的可再生能源技术相比，核废料的体积很小，但它有两个大问题。一是核废料可能具有放射性并持续危害的时间极其漫长。我们说的是数千年，这个时间跨度超出了人类感知能真正理解的范围。其次，迄今为止，我们在处理现有核废料方面做得并不好。在英国，核武器和核电站产生的废料都存放在塞拉菲尔德的一个地点，虽然在那里得到了管理，但人们知道它的存在并感到恐惧。那么，我们该如何解决核废料问题？

瑞秋·斯莱博 28:05

是的，我真心希望我们能真正解决这个问题。确实有几个国家——主要还是决策流程较简单的欧洲小国——在核废料处理方面取得了良好进展。核废料最大的挑战在于这是个缺乏紧迫性的问题，因为总量并不多。现在安全，明年安全，十年后安全，五十年后也安全。那么谁愿意耗费政治资本和精力来解决这个问题呢？部分症结就在于现状尚可维持，所以很难推动人们采取行动。再加上这些解决方案都是政治化环境中的长期方案，很容易被推翻。美国就发生过这种情况。或许我们会一直拖延下去，直到最终建立起回收体系，那时问题反而更容易解决。

阿克沙特·拉提 29:09

那么您认为目前哪些正在实施的解决方案是行之有效的？

瑞秋·斯莱博 29:15

目前主要有深地质处置方案，即在地下深处挖掘经过充分研究和设计的洞穴，将废料储存在地下容器中。这是主流方案。对于少量废料，有初创公司在试验钻孔储存技术——不是挖一个大洞，而是分散钻多个小孔储存。还有些更激进的设想从未真正落地，比如"把废料投入深海俯冲带让它被地壳重新吸收"。我个人觉得这个主意不错，但人类对深海的认知可能还不足以确保其安全性。最后就是回收利用。由于核燃料本身成本不高，回收一直缺乏经济可行性。目前只有法国这样将核能作为国家利益、自身燃料资源匮乏的国家，才会全力投入核燃料回收以延长供应。

阿克沙特·拉蒂 30:30

非常有趣。谢谢你，瑞秋。

瑞秋·斯莱博 30:33

谢谢你阿克沙特，很高兴能来这里。

阿克沙特·拉蒂 30:39

也感谢大家收听《零碳》节目。现在请听本周之声。

这是电动方程式赛车在伦敦疾驰的声音，时速高达320公里。电动方程式正与一级方程式争夺全球最受欢迎赛车运动的地位，我们将在未来一期《零碳》节目中深入探讨。

若喜欢本期节目，请在苹果播客或Spotify上为我们评分评论。把这期内容分享给朋友或非极客群体吧。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-邓盖特、索默·萨迪、莫西斯·安达姆和西沃恩·瓦格纳。我是阿克沙特·拉蒂，下期再会。