核電站規(guī)模轉(zhuǎn)向小型

在當前情況下，解決方案也許是研發(fā)一種被視為小型核電站的新產(chǎn)品。縮小規(guī)模不僅有助于擴大能買得起、其電網(wǎng)也能兼容的核電站的客戶范圍，同時也可以改變公眾對核電的態(tài)度。

在發(fā)達國家拒絕傳統(tǒng)核能的背景下，小型核電站的發(fā)展由國家贊助，美國、英國和加拿大的公眾對此持中立態(tài)度。第一批小型核電站的討論是在“新低碳能源”而非“可怕的核能”層面上進行。事實上，小型核電站開始成為整個核電工業(yè)的救命稻草。

在爭取未來市場的斗爭中，外觀各異的小型核電站項目大約有一百個，但是，其中只有十幾個項目處于研發(fā)進展階段，并做好了從國家核監(jiān)管部門獲得認可(設計安全證明)的準備。例如，美國初創(chuàng)公司NuScale于2018年2月啟動向美國核管理委員會(NRC)申請許可證的程序。通過建造和運營未來反應堆的NRC審批需要花費數(shù)億美元，其中包括進行安全性測算、準備資料文件，最后是為美國核能監(jiān)督專家的工作付款。而且，提交的不是某種構(gòu)想，而是一個各種工作文件近乎完備的項目。就NuScale而言，它已提交了1.2萬頁文件。這種對許可證的投資表明了NuScale投資者對產(chǎn)品商業(yè)前景的堅定信心。NuScale已經(jīng)拿到了在愛達荷州建造擁有12個反應堆模塊核電站的項目，政府準備其中買下其中的兩個機組。

小型核電站有利有弊

較之傳統(tǒng)的大型核電站，小型核電站有哪些優(yōu)勢?優(yōu)勢包括如下幾點：

1、小型核電站的反應堆模塊應以成品模塊形式在大型機器制造廠量產(chǎn)。這將縮短核電站建設的工期，降低其難度——這是新核電市場當前所面臨的基本問題。

2、與大型核電站不同，小型核電站應具有高機動性，因此能成為風能和太陽能等可再生能源的良好補充。隨著風能和太陽能發(fā)電項目前景日趨黯淡，需要一個能互補的合作伙伴在夜間和無風時獲取電力，由此出現(xiàn)一個潛在的巨大市場——供機動靈活的小型核電站專用。

3、在傳統(tǒng)能源解決方案的框架內(nèi)，在無法建設大型核電站的地方，小型核電站也得到了新的用武之地。

4、小型模塊化核電站絕對成本較低，還可以通過建立新模塊來逐步擴大功率，這極大地簡化了能源項目的融資難度。

當然，小型核電站也有缺點，歸結(jié)到一點就是：小型核電站的發(fā)電成本較高。例如，在加利納(阿拉斯加州)建造東芝4S反應堆模塊(10兆瓦)的著名項目中，電價為每千瓦時56美分(約合每千瓦時3.66元人民幣)——明顯比柴油發(fā)電機發(fā)出的電還貴一大截。“羅蒙諾索夫院士”浮動小型核電站項目在沒有補貼的情況下，電價約為每千瓦時90美分，這個價格當然也無法與柴電或煤電相競爭。

這種占據(jù)“前景廣闊市場”的意愿與實際項目沒有競爭力之間的落差如同紙上優(yōu)勢，令人沮喪。然而，開發(fā)人員對高成本的原因心知肚明，他們正在努力降低小型核電站的發(fā)電成本。

成本高的一個重要成因是核監(jiān)管機構(gòu)對小型核電站和大型核電站的態(tài)度不同。例如，對小型核電站需要進行相當成熟完善的保護：目前都提議在極北地區(qū)或警戒森嚴的軍事和核設施附近建造核電站。此外，還有一個爭論的議題是小型核電站的乏核燃料管理。大型核電站擁有專門負責此事的一整套昂貴的基礎設施，小型核電站的設計者則希望將乏核燃料運出核電站：即在理想情況下，將核反應堆模塊運送到一個專門的廢料處理廠，但是現(xiàn)行法律并不允許。最后一個成本高的原因是，小型核電站項目不采用傳統(tǒng)的核電站分層冷卻保護裝置。

但這并不是為小型核電站的設計者開脫，只是因為小型反應堆的物理特性允許其以自然的方式處理潛在的故障情況，而不需要主動系統(tǒng)的參與。因此，NuScale公司的反應堆可以在無需操作員任何動作的情況下冷卻到安全狀態(tài)：只需要依靠反應器周圍的沸水，在收尾階段則依靠大氣的對流。小型核電站反應堆的規(guī)模使其能被埋在地下，簡化了防擴散屏障的結(jié)構(gòu)。

還有另一個令小型核電站前景廣闊的重要特點：得益于相對較小的規(guī)模和投資，在建造小型核電站測試機組的時候能將很多設計理念和核反應堆技術付諸實施。

得到國家層面的支持

英國是積極修訂核立法以適應小型反應堆建設趨勢的國家之一。2017年，英國國家核實驗室根據(jù)對安全論證準備程度的考查標準，從現(xiàn)有方法、技術風險、研發(fā)人員可以獲得的資金和經(jīng)濟前景等方面，對當時世界上存在的小型核電站項目的技術成熟度和適用性進行了分析。作為結(jié)果，2018年啟動了建設小型反應堆基礎設施的計劃。這個計劃首先包括調(diào)整立法以簡化小型核電站執(zhí)照發(fā)放流程的內(nèi)容，但也規(guī)定向英國、美國和加拿大小型反應堆及部件研發(fā)人員資助撥款2.62億美元。

該國之所以對小型核電站感興趣，是因為存在大量反應堆級钚(掩埋這些钚將十分勞民傷財)和英國傳統(tǒng)核電站項目成本高昂。小型反應堆計劃目前還沒提出具體的建設任務，但預計這種核電站未來將獲得撥款并在2030年前建成。

除英國外，加拿大2018年也公布了旨在打造“小功率核電站工業(yè)”的小型核電站“路線圖”，將于2025至2040年之間的某個時間開始建設這些核電站。和英國一樣，該國目前的工作方向是優(yōu)化許可證發(fā)放流程，降低小型核電站的技術風險和成本，使加拿大核工業(yè)擺脫在輕水反應堆市場失利的僵局。據(jù)了解，加拿大的這個流程比美國簡單，耗費的資金也更少，因此該國已吸引若干研發(fā)團隊。

正當英國、加拿大和美國試圖面向長遠，制定創(chuàng)新性解決方案，并改善自己小型核電站項目的技術面貌和經(jīng)濟性時，俄羅斯國家原子能公司正在力圖發(fā)揮自己的主要優(yōu)勢——擁有現(xiàn)成的反應堆。國家公司把寶押在了此時此地建小型核電站上。即使這些核電站發(fā)出的電力要比普通電站貴出數(shù)倍，但還是有潛在的市場——如希望獲得核能但無力向相關大項目投入100億美元的國家。其中約旦就是這樣的國家。

為占領市場，國家原子能公司使用了KLT-40S和RITM-200破冰船反應堆：前者被用于浮動原子能熱電站，而在后者的基礎上將可建設50兆瓦的地面核電站。RITM-200項目沒有特別的創(chuàng)新。一方面，這導致無法落實小型核電站的所有理論設想和實現(xiàn)降低發(fā)電成本;但另一方面，這也意味著其可靠性，并且經(jīng)過了實踐的檢驗。由于這些反應堆的批量建設，全世界潛在的小型核電站買家也有了更多王牌。

此外，國家原子能公司還在廣泛開展更先進小型反應堆的研發(fā)工作，包括“大陸架”、“勇士”、ATGOR、SVBR-100、ABV-6以及在“突破”項目框架下建設的BREST-300。目前，除BREST外，所有這些反應堆仍處于技術提案或草圖設計階段，沒有撥款和具體的建設規(guī)劃，但在行情時刻變化和顧客有訂貨意愿的情況下，可能在5-10年內(nèi)達到成為真正核電站的階段。

或?qū)⒊蔀槿蚝斯I(yè)拯救者

不過，由于對未來項目的撥款暫時還跟不上，國家公司把重點放在了“此時此地”的提案上——包括向外國客戶大力推銷浮動原子能熱電站和由RITM-200模塊組成的地面核電站。業(yè)內(nèi)競爭對手手中更具創(chuàng)新性、更有經(jīng)濟吸引力的提案目前還停留在紙面上，因此國家公司目前的戰(zhàn)略可能會奏效。何況在核能領域，許多客戶要求在實踐而非想象中評估其經(jīng)濟性和安全性。

時至今日，小型核電站市場還沒有完全形成。但在傳統(tǒng)能源承受巨大壓力、公眾對“新能源”態(tài)度積極和小型核電站建設潛力巨大的情況下，世界各國已經(jīng)對這個未成形的市場展開了爭奪。今后數(shù)年，我們將看到首批小型核電站項目的實施以及它們實實在在帶來的經(jīng)濟效益，這也將決定相關市場的規(guī)模以及該市場如何扮演全世界核工業(yè)拯救者的角色。