小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)提供的可選擇性，正引起世界各地政府和電力供應(yīng)商的注意。但正如美國(guó)偉凱律師事務(wù)所(law firm White & Case)的合伙人丹尼爾·加頓等人闡述的那樣，SMR各“盟主”必須努力，以確保其潛力能充分得到發(fā)揮。[1] 也許因?yàn)樗麄儾⒎呛四軐?zhuān)業(yè)人士，立場(chǎng)客觀(guān)，有說(shuō)服力，意見(jiàn)中肯，值得業(yè)界人士深思……

COP26會(huì)議正在進(jìn)行，焦點(diǎn)轉(zhuǎn)到格拉斯哥，不論各國(guó)元首、氣候?qū)＜液突顒?dòng)人士是否能就應(yīng)對(duì)氣候變化，達(dá)成協(xié)調(diào)行動(dòng)，聯(lián)合國(guó)都“稱(chēng)”這是對(duì)抗全球變暖的“成敗之年”。

據(jù)多方報(bào)導(dǎo)，在第26次締約方會(huì)議上授予的所謂“綠區(qū)”，沒(méi)有核能團(tuán)體的“空間”。而那本來(lái)是允許不同的利益攸關(guān)方，向會(huì)議和公眾傳達(dá)他們的信息、促進(jìn)更多對(duì)話(huà)和認(rèn)識(shí)的場(chǎng)所。

這曾促使世界核協(xié)會(huì)總干事薩馬·畢爾巴鄂(Sama Bilbao y León)在8月給COP26會(huì)議主席阿洛克·沙瑪議員發(fā)出公開(kāi)信，敦促會(huì)議公平對(duì)待核能，并確保核能與其他低碳能源一起，有良好的代表。

看來(lái)，核能項(xiàng)目的成本和規(guī)模，以及三里島、切爾諾貝利和福島核電站發(fā)生的重大事故，還在繼續(xù)給這個(gè)行業(yè)帶來(lái)挑戰(zhàn)。然而，小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)的出現(xiàn)，正被某些人宣傳為解決許多這類(lèi)問(wèn)題的潛在方案，并可為更清潔能源的未來(lái)做出貢獻(xiàn)。

重量級(jí)的支撐

小型模塊化反應(yīng)堆或SMR還處于早期開(kāi)發(fā)階段，但它們已經(jīng)有了一些嚴(yán)肅的支持者。美國(guó)總統(tǒng)拜登表示，他們將在這個(gè)世界最大經(jīng)濟(jì)的2萬(wàn)億美元清潔能源投資中發(fā)揮作用，而英國(guó)首相鮑里斯·約翰遜也表示，他將為這個(gè)概念投入資金。包括全球最大的核電運(yùn)營(yíng)商EDF以及英國(guó)的勞斯萊斯在內(nèi)的許多公司，也支持SMR。

這種小型的核發(fā)電裝置，可以電力和熱能的形式，給大約10萬(wàn)人口的城市提供可靠的能源。熱能可以幫助降低鋼鐵和水泥制造等碳密集型行業(yè)的碳排放量，而基礎(chǔ)負(fù)荷電力能彌補(bǔ)風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源固有的間歇性不足。在安全上，SMR也提供了與現(xiàn)有核能世界不同的“階躍”。

為核能辯護(hù)

全球電力部門(mén)約占世界碳排放量的三分之一，其中燃燒化石燃料的仍然是主要來(lái)源。近年來(lái)，可再生能源發(fā)電成本急劇下降，其占比呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。但太陽(yáng)能和風(fēng)能無(wú)法提供可靠的基荷發(fā)電，這意味著許多國(guó)家仍然依賴(lài)化石燃料來(lái)履行這個(gè)功能。核反應(yīng)堆可以發(fā)電，幾乎無(wú)排放，意味著它們可以在全球各地降低排放，在實(shí)現(xiàn)巴黎氣候目標(biāo)的努力中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

世界各國(guó)政府都面臨取代化石燃料發(fā)電的壓力。提供負(fù)擔(dān)得起和清潔的能源，是聯(lián)合國(guó)17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)之一;到2050年，至少世界電力的80%必須是低碳的，而預(yù)計(jì)就在那時(shí)，世界能源消耗將增加一倍多;世界氣候要有個(gè)現(xiàn)實(shí)的機(jī)會(huì)，保持氣溫在工業(yè)化前水平變暖2 °C之內(nèi)。

全球煤炭和低碳資源發(fā)電

核電站的環(huán)境污染很小，可以保持空氣清潔。與天然氣或煤炭相比，它們只需要少量的燃料，而且只占風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)所需空間的一小部分。

聯(lián)合國(guó)自己的一個(gè)機(jī)構(gòu)(歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì))在8月發(fā)布的一份報(bào)告曾強(qiáng)調(diào)，核能可在向清潔能源未來(lái)過(guò)渡中發(fā)揮關(guān)鍵作用[2]。

在選定的地區(qū)，核電裝機(jī)容量的堆齡概況

什么是SMR?

SMR，廣泛的定義是，裝機(jī)容量小于300 MWe(30萬(wàn)千瓦)的核反應(yīng)堆。相比之下，目前的核電機(jī)組裝機(jī)容量可達(dá)1600 MWe(160萬(wàn)千瓦)。

以一套設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，建造較小的核發(fā)電機(jī)組(廠(chǎng))有吸引力。電廠(chǎng)可以快速建造，并達(dá)到經(jīng)過(guò)證明的標(biāo)準(zhǔn)。需要更多電力時(shí)，可以擴(kuò)建更多的機(jī)組，也可通過(guò)數(shù)量，實(shí)現(xiàn)“規(guī)模經(jīng)濟(jì)”。小型公用事業(yè)公司也可管控基建投資。然而目前，只有巨型的公司才承擔(dān)得起與開(kāi)發(fā)相關(guān)的基建投資的負(fù)擔(dān)和風(fēng)險(xiǎn)。

反應(yīng)堆的規(guī)模較小和多樣化，還意味著它們可建在傳統(tǒng)上不適合建核電廠(chǎng)的地方，或靠近電力密集型工業(yè)或邊遠(yuǎn)社區(qū)。這使得它們能服務(wù)的世界領(lǐng)域，其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的方案無(wú)法達(dá)到，有可能取代效率低下和污染嚴(yán)重的能源，如柴油機(jī)發(fā)電。

SMR也可部署在老、舊火電裝置現(xiàn)場(chǎng)，為當(dāng)?shù)厝颂峁┚蜆I(yè)機(jī)會(huì)，附近居民也容易接納。利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，包括電氣開(kāi)關(guān)站和現(xiàn)有的汽輪發(fā)電機(jī)，還可降低SMR的建設(shè)成本，避免重建新的輸電線(xiàn)路。

有廣泛的支持

各國(guó)政府很快就看到了SMR的潛力。英國(guó)開(kāi)發(fā)下一代大型核電站遭遇多年的挫折之后，首相鮑里斯·約翰遜承諾，為開(kāi)發(fā)下一代小型先進(jìn)反應(yīng)堆提供資金和政治支持[3]，這是他的政府綠色工業(yè)革命十點(diǎn)計(jì)劃的一部分。

英國(guó)小型模塊化反應(yīng)堆的最新設(shè)計(jì)

在美國(guó)，拜登總統(tǒng)已設(shè)定目標(biāo)，到2035年實(shí)現(xiàn)100%的無(wú)碳電力生產(chǎn)，不遲于2050年將二氧化碳凈排放量降至零。拜登的能源平臺(tái)特別提到先進(jìn)核能作為“關(guān)鍵的清潔能源技術(shù)”的一部分，他的政府還計(jì)劃為氣候創(chuàng)建“先進(jìn)項(xiàng)目研究局”，特別專(zhuān)注模塊化反應(yīng)堆。

加拿大去年12月發(fā)表了它自己的《SMR行動(dòng)規(guī)劃》[4]，愛(ài)沙尼亞和波蘭等國(guó)也在密切關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)。因?yàn)楹苊黠@，到2050年，可再生能源只能產(chǎn)生世界需要清潔能源的一小部分。(旁注：這話(huà)說(shuō)得也許有點(diǎn)兒早。)

某些最大的產(chǎn)業(yè)公司和公用事業(yè)公司也支持這項(xiàng)技術(shù)。正在開(kāi)發(fā)各種反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的公司，包括英國(guó)的勞斯萊斯、美國(guó)的紐斯凱爾(NuScale)和泰拉能源公司(比爾·蓋茨是投資者)。EDF年初就說(shuō)，預(yù)計(jì)未來(lái)十年小型反應(yīng)堆將發(fā)展成全球巨大的市場(chǎng)，以取代化石燃料發(fā)電。據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)說(shuō)，目前有近70個(gè)不同的SMR技術(shù)正在開(kāi)發(fā)中，比前幾年有大幅度增加。

NuScale的小模塊化反應(yīng)堆核電站模型

監(jiān)管方面仍有許多挑戰(zhàn)

監(jiān)管一直是核能發(fā)展的挑戰(zhàn)，對(duì)SMR，可能“濤聲依舊”。

在核能領(lǐng)域，取得許可證的風(fēng)險(xiǎn)一直是個(gè)困難而又有爭(zhēng)議的問(wèn)題，也受到政策制定者、公眾和環(huán)保人士的高度關(guān)注。如廣泛推出SMR，仔細(xì)審查“不可避免”。特別是新技術(shù)最初推出，鑒于各個(gè)開(kāi)發(fā)階段都有必要的監(jiān)督，各種延誤、成本超支、監(jiān)督和各種爭(zhēng)議的前景仍然存在。

這個(gè)行業(yè)還必須克服前幾代人的許多觀(guān)念。不能保證SMR生產(chǎn)商不會(huì)面臨某些曾折磨過(guò)傳統(tǒng)核能開(kāi)發(fā)商的“障礙”。

還有個(gè)挑戰(zhàn)是說(shuō)服諸多產(chǎn)業(yè)的用戶(hù)。看來(lái)非常適宜客戶(hù)選用的SMR，能與天然氣，或者證實(shí)的可再生能源如太陽(yáng)能和風(fēng)能相競(jìng)爭(zhēng)。

SMR的本質(zhì)意味著，它們必須建在所服務(wù)的社區(qū)附近，這為公眾參與帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，特別是核廢物問(wèn)題，要有妥善的安排。

釋放SMR的全部潛力

SMR獲得了廣泛的政治支持。這種技術(shù)能提供可靠、安全的無(wú)碳電力，而且與傳統(tǒng)核能相比，可以建造和部署的成本和復(fù)雜性較低。

在這個(gè)世界里，幾乎所有的投資決策，都將以它對(duì)氣候的影響為轉(zhuǎn)移，以是否符合巴黎氣候目標(biāo)來(lái)衡量;SMR提供的解決方案，也沒(méi)有其大多數(shù)“前輩”那么多類(lèi)似的缺點(diǎn)。但核能總是這種情況，仍然有某些挑戰(zhàn)需要克服，“首堆”很可能“拖期、超概”。SMR的擁護(hù)者必須與所有利益相關(guān)者，從各級(jí)政府和投資者到廣大公眾合作，以確保其潛力完全釋放出來(lái)。

結(jié)語(yǔ)

近期，在氣候變化、全世界能源產(chǎn)業(yè)向可再生能源為主的清潔、低無(wú)碳的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過(guò)程中，對(duì)核能有某些爭(zhēng)議，是正常現(xiàn)象。業(yè)界應(yīng)自我審視、揚(yáng)長(zhǎng)避短，走自己的路。過(guò)分強(qiáng)調(diào)、過(guò)高估計(jì)自己的優(yōu)勢(shì)，對(duì)核能發(fā)展不利。應(yīng)尊重、傾聽(tīng)客觀(guān)與外界的反應(yīng)和需求，及時(shí)檢查、反思，做出調(diào)整。就新能源系統(tǒng)的未來(lái)而言，其本質(zhì)是局域性和分布式的，需要可靠的安全設(shè)施或系統(tǒng)予以輔助。核能有基礎(chǔ)也有希望，提供各種所需的選擇。

現(xiàn)有的大型核能機(jī)組，最重要的是確保核安全，并在此基礎(chǔ)上調(diào)整、擴(kuò)大服務(wù)方向，提高經(jīng)濟(jì)性能，不做不利于安全的探索(如頻繁調(diào)整反應(yīng)堆功率、負(fù)荷跟蹤等)，任何情況下都要重視人的因素，作偏安全考慮。未來(lái)的新能源系統(tǒng)格局與從前和現(xiàn)在必然有極大的區(qū)別，續(xù)建的核電項(xiàng)目，要考慮5-10年后所在地區(qū)新能源系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，做投資經(jīng)濟(jì)比較。核能的經(jīng)濟(jì)性能和“規(guī)模經(jīng)濟(jì)”都是相對(duì)和可變的。

小型、微型先進(jìn)堆設(shè)計(jì)，甚至示范成功后也有適應(yīng)選擇和自然“淘汰”的過(guò)程。沒(méi)有鮮明、突出安全與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，必遭淘汰。就此而言，開(kāi)展國(guó)際合作甚至引進(jìn)技術(shù)，仍然是確保成功的好辦法。

小型、微型先進(jìn)堆示范工程，以安排在原有核工業(yè)設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)為宜，要走“三結(jié)合”的道路(設(shè)計(jì)供應(yīng)方，有核經(jīng)驗(yàn)的施工方和有運(yùn)行、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行隊(duì)伍)。示范、首堆運(yùn)行之后必然有個(gè)“改進(jìn)”過(guò)程，經(jīng)完善定型、完整供應(yīng)鏈后，只做批量生產(chǎn)，不做“沒(méi)完沒(méi)了”的改進(jìn)。

任何規(guī)模的核能項(xiàng)目，影響范圍和時(shí)間周期“道阻且長(zhǎng)”;應(yīng)由國(guó)家出資，不讓公眾、私人、團(tuán)體承擔(dān)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

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資料與注釋

1 Daniel Garton et al., Why SMRs will shape the future of nuclear debate, NEI, 2 November 2021

2 UNECE, Global climate objectives fall short without nuclear power in the mix: UNECE, UN, 11 August 2021

3 NEI，UK's ten point plan supports small and advanced reactors, 20 November 2020

4 NEI, Canada seeks to lead the world in SMR and hydrogen development, 21 December 2020