核電小型化能解救能源危機的燃眉之急嗎？

（原創黃文心）

全球能源危機的挑戰空前嚴峻。歐洲今年將迎來最寒冷的聖誕節，以前曾經富裕的歐洲人將會為他們日益昂貴的電費賬單而發愁。盡管人們對可再生能源方麵做出了巨大的努力，還是遠遠不能解決當前嚴重的全球能源短缺。資源有限的油氣煤燃料受動蕩的國際局勢影響價格高企不下，而且推高全球的通脹，當然還有破壞環境的碳排放。太陽能、風能還難以提供連續的供電而且其能量還不足以撼動油媒的統治地位。千呼萬喚的核聚變人工太陽能仍是可望不可及。

傳統核能不盡理想，但還是離不開它

盡管有著近70年曆史的傳統核裂變電力有著一係列缺點：核汙染、熱汙染和萬一的核事故及其無法估量的後果，還有難度不小的核廢料永久性處理問題。切爾諾貝利事故、美國三裏島事故以及日本福島核泄漏事故，人們仍記憶猶新，遺懼未息。盡管如此，核電站仍然是目前世界電力能源的主要來源之一，特別是在歐洲。

俄烏戰爭使得歐洲能源危機雪上加霜，核電可以說是支撐當前昏暗歐洲的一盞明燈。其中法國的核電占比高達近百分之七十，另外的一些歐洲國家如烏克蘭、斯洛伐克和比利時的核電占比也都在五成以上。電子強國的亞洲韓國的核電也占四分之一以上。可以說，如果沒有核電站，這些發達的工業國家都將麵臨“熄火”的危險。

截至2022年6月底，中國在運核電機組54台，總裝機容量為5578萬千瓦，位列全球第三。核電發電量約占全國總發電量的5%。中國核學會預計到2035年，核電在總發電量中的占比將達到10%，相比2021年翻倍。

"小核"能辦大事

傳統的大型核反應堆一直受到成本上漲和施工周期長而延誤的困擾，還有選址困難以及需要相對頻繁的1到2年換料周期。

作為新技術的核電小型化，使核電站小型化和模塊化。小型模塊化反應堆 (SMR)具有一係列優點：占地麵積較小，使得選址靈活。SMR 可以安裝在不適合大型核電站的位置。SMR 的小型機組可以預先製造，然後再運輸到現場安裝，這使得它們比大型動力反應堆更便宜。

大型動力反應堆通常是為特定地點定製設計的，有時會導致施工延誤。SMR 可節省成本和建設時間，並且可以逐步部署以滿足不斷增長的能源需求。

SMR 可以安裝到現有電網或遠程離網的地方，作為其較小的電力輸出的功能，為工業和人口提供低碳電力。比它更小的微反應器是 SMR 的一個子集，也可以產生通常高達 10 MW(e) 的電力。與其他 SMR 相比，微反應器的占地麵積更小，將更適合無法獲得清潔、可靠和負擔得起的能源的地區。

與現有反應堆相比，新型反應堆 SMR 設計通常更簡單，更安全。SMR 降低了燃料需求。與傳統發電廠1到2年換料周期相比， SMR 的發電廠換料周期可以高達 10年一次。一些 SMR 特別設計可在不加料的情況下運行長達 30 年。

現有的大型核電站規能夠為整個城市產生足夠的電力。它們提供大量的零碳能源，但需要每18個月左右進行一次中斷性維護。現有的核電站不能快速打開或關閉，還有長期儲存乏燃料和廢物的問題，以及概率很低潛在後果。但如果發生災難後果嚴重。

新型反應堆 SMR具有許多優點：

尺寸和成本：SMR的尺寸可以是傳統核反應堆的十分之一。這可以使它們在工廠製造，運到工廠現場，然後組裝並快速連接到電網。這可以縮短施工時間並降低施工成本。

安全：中小型模塊堆通常采用與傳統核反應堆不同的設計。許多都有被動安全機製，即使設施斷電，也使用熱力學來關閉電源並關閉反應堆。

靈活性：多個 SMR 設計可以在幾分鍾或幾小時內打開和關閉。這可以使它們能夠補充具有高可再生能源滲透率的未來電網。

各國都在發展

作為世界最大的鈾生產國和出口國加拿大的安大略省發電公司正在使用通用電氣（GE）和日立的合資企業GE Hitachi Nuclear Energy設計的SMR，稱為BWRX-300。該係統先進的反應器是水冷的，與其他尋求利用鈉鹽進行傳熱的下一代設計不同。它仍然引入了新的被動安全機製，並可以利用傳統反應堆的現有供應鏈。BWRX-300 可以在不到 36 個月的時間內建成，將發電廠的占地麵積減少 90%，並減少 50% 的混凝土需求。這些設計決策有望簡化法規、資本和運營成本、維護和上市時間。

事實上，利用傳統技術和供應鏈使安大略省發電可以迅速地進行BWRX-300建設。如果場地準備和建設按計劃進行，那麽SMR可能會在2028年投入使用。這距離加拿大首次在其境內提出下一代核工業僅10年。

除了BWRX-300，GE日立也設計了TerraPower的小型模塊化Natrium反應堆。NuScale Power Corporation（SMR）最近在公開市場上首次亮相。該公司的VOYGR發電廠將使用容量僅為77兆瓦的SMR。它利用傳統的鈾燃料，這可以幫助加快上市時間。

加拿大自然資源部宣布為安大略省發電公司的新項目提供約7.1億加元的資金。到2030年，小型模塊化反應堆（SMR）技術可能為電網供電，這可能是G7國家中的首創。

澳大利亞是世界上主要的核燃料鈾出口國之一，預計在2030年之前將會擁有具有價格競爭力的SMR核能電力。

中國也已經開始建設SMR。

未來的BWRX-300新型核電站