初创公司将建造容量小于100 兆瓦的小型反应堆，预计只需大约65英亩土地

十多年来，已经有多次报道称未来小型反应堆可能成为核能产业的重要组成部分。

由于其特有的结构尺寸，小型模块化反应堆（SMRs，small modular reactors）可以解决一些传统核能应用的主要挑战，使核电站的建造速度更快、建造成本更低，其运行起来也会更加安全。

现在我们可能即将真正地实现这一目标，在过去的一个月，总部位于美国俄勒冈州的 公司在小型模块化反应堆领域达到了几个重大里程碑，并且获得了美国联邦政府对其反应堆设计的最终批准。

虽然包括凯罗电力和通用日立核能在内的其他公司也在计划推出小型模块化反应堆设施，但 的设计是第一个达到真正意义上的小型模块化反应堆，同时也消除了在该公司在美国建造反应堆之前的最后监管障碍之一。

推出的小型模块化反应堆可以在易于建造、易于管理的时间和地点提供核电力。这项技术有望取代包括煤炭在内化石燃料所驱动的发电厂从而来帮助遏制全球气候变化。

但是，即使小型模块化反应堆可以大大缩短核能项目建设时间，但这个过程也充满了多种不确定性和建造成本上涨所带来的危机。所以 在未来道路仍需要持续数年的投入，因此在这种小型模块化反应堆设施够快速有效地建设之前，仍有大量的精简工作需要进行规划和落实。

小而精的设计

所推出的小型模块化反应堆发电过程与今天核电站所使用的原理类似，反应堆将在一个重压环境下将原子进行分裂，并释放热量。这些热量可以用来把水变成蒸汽，为涡轮机提供动力从而发电。然而，小型模块化反应堆最大的区别是其反应堆的大小。

在过去，建设核电站一般是需要花费数十亿美元的重大项目。核创新联盟的项目经理帕特里克·怀特（）说：“如果资金超过 10 亿美元，那么这个项目很有可能就会被终止。”

（来源：STEPHANIE ARNETT/MITTR | ENVATO）

例如，美国乔治亚州目前正在为现有的沃格特尔（Vogtle）电厂扩建两个单元。按照计划新设计两个单元装机容量都将超过 1000 兆瓦，可以为超过 100 多万家庭供电。该计划计划原定于 2017 年启动，现在仍然没有动工，目前该项目的计划总成本已经翻了一番，达到 300 亿美元。

相比之下， 计划建造容量小于 100 兆瓦的小型反应堆模块。当这些多个模块在发电厂中进行组合时，它们的装机容量将达到几百兆瓦，甚至比沃格特尔电厂的一个发电单元还要小。

但是，装机容量为几百兆瓦的小型模块化反应堆发电厂可以为数十万户家庭提供电力供应，这相当于美国的一个平均规模的燃煤发电厂。

沃格特尔工厂占地规模约为 3000 多英亩，而 的小型模块化反应堆项目应该只需要大约 65 英亩的土地。

较小的核电站可能更容易建造，并可能有助于降低公司设计和建造标准核电设施的成本。麻省理工学院先进核能系统中心主任雅格布·布翁戈奥诺（ ）说：“这就是该项目的好处，它更加常规化，更像是一个模板化项目。”

这些反应堆也会变得更加安全，因为应对这种规模反应堆的冷却系统，以紧急情况制动系统，可能会更简单。

解开繁文缛节

所有这些潜在好处面临的问题是，到目前为止，它们仍然是没有全面落地。世界部分地区已经启动了示范项目，中国是 2021 年第一个将小型模块化反应堆接入电网的国家。

上个月，通用日立核能公司在加拿大安大略省签署一家商业核反应堆的建造合同，计划在 21 世纪 30 年代中期上线。据悉， 也在在罗马尼亚和波兰等国家展开相关项目投入。

目前，美国还没有一个小型模块化反应堆，部分原因是联邦机构核管理委员会（NRC，Nuclear Regulatory Commission）漫长的独立监管程序。

核能是美国唯一一项拥有专门监管机构进行监管的能源类型。这种额外的监督意味着没有任何细节可以被忽视，这会让核项目启动可能需要很长的一段时间。“这些都是大而复杂的项目，”美国能源部核能办公室的助理部长凯瑟琳·赫夫说。美国能源部帮助资助小型模块化反应堆项目并支持研究，但它不监督该项目。

于 2008 年开始努力争取监管部门的批准，并于 2016 年向 NRC 提交了正式申请。2020 年，当该公司获得其反应堆的设计批准时，该公司表示，监管程序的进行已经花费了 5 亿美元，它们已经并向 NRC 提供了约 200 万页的支持文件。

经过两年多的最终细节讨论和该机构的投票表决，美国核管理委员会上个月公布了对 反应堆设计的最终裁决。最终裁决将于 2 月 21 日生效，并批准了 一个可发电 50 兆瓦的小型反应堆模块的设计。

收到关于该设计的最终裁决意味着 在开始建造前只需要获得一个反应堆建设场地的批准，并完成最终的安全审查。因此，在理论上， 已经通过了在建造反应堆之前所需的最严格的监管步骤。

说：“这是一件大事，应该作为一个里程碑来庆祝。”

目前仍存在一个小问题，就是 想要调整其反应堆模块设计。因为当该公司正在经历漫长的监管过程时，研究人员仍在研究反应堆的设计。在提交和规划的过程中，该公司发现其反应堆通过优化设计，可以达到更好的性能。

联合创始人兼首席技术官何塞·雷耶斯（）说：“我们发现使用大小相同的反应堆，实际上可以产生更多的电力。”该公司发现，每个模块可以实现 77 兆瓦的电力输出，而不是之前计划的 50 兆瓦。

所以公司改变了技术路；， 的第一个发电厂将在爱达荷州国家实验室建造， 计划将 6 个更高容量的反应堆组合在一起进行发电，使核电站的总容量为 462 兆瓦。

升级后的额定功率需要进行一些调整，但模块的设计是基本相同的。不过，这意味着该公司需要向 NRC 重新提交更新后的实施计划，上个月已经完成了该手续。说，修改后的计划可能需要两年的时间才能得到该机构的批准，届时该公司才可以进入现场进行施工。

前方道路漫长

早在 2017 年， 就计划在 2026 年之前在爱达荷州建立第一个基于小型模块化反应堆联网运行的发电厂，但现在这个计划已经被推迟到了 2029 年。

与此同时，现在的总成本也远高于监管程序首次启动时的计划成本。2023 年 1月， 宣布，其来自爱达荷州电厂项目的计划电价已从每兆瓦时 58 美元提高到 89 美元。这比现在大多数其他电力来源都要贵，包括太阳能和风能以及大多数天然气发电厂。

如果没有现在大量的联邦投资，价格上涨幅度可能会更高。美国能源部已经向该项目投入了超过 10 亿美元，2022 年通过的降低通货膨胀法案提供了核电站 30 美元/兆瓦时的信贷支持。

由于通货膨胀影响了钢铁和其他建筑材料的价格，同时银行利率却在不断上涨，导致许多大型建筑项目的成本都有所上升。

但 说，这些增长也说明了最初的工程项目经常会遇到的情况，公司可能会试图承诺尽快完成建造和提供廉价的电力供应，但“这些措施总是略落后于计划，实际成本也会略高于预算。”

如果价格继续上涨，参与者就有可能退出 的该项目，这可能会带来较大风险。对于正在开发中的小型模块化反应堆，“在我看到它们在运行之前，我不会相信这是真的，”说。

美国能源部的赫夫说，只有在建造第二个、第三个以及更多个这样的反应堆时，小型模块 化反应堆的价值才能实现，而且无论是公司和监管机构都在学习如何加快建设的进程。但是，小型模块化反应堆的好处是非常明显的，因为它们不需要化石燃料就能提供电力。

“当它们产生的核电真正并入电网时，这项技术将会真正改变人们的生活，”赫夫说。

支持：张智‍

原文：

https://www.technologyreview.com/2023/02/08/1067992/smaller-nuclear-reactors/