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經(jīng)合組織核能機構(gòu)2021年4月13日發(fā)布研究報告《模塊化小堆：挑戰(zhàn)與機遇》，介紹了小堆技術研發(fā)現(xiàn)狀，分析了小堆的技術和經(jīng)濟性特點以及未來發(fā)展將面臨的挑戰(zhàn)，并為各國推進小堆技術商業(yè)化提出了建議。在這份報告中，小堆是指電功率低于300兆瓦的反應堆。

國際原子能機構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，全球已總計推出超過70種小堆設計，比2018年增加了40%。商業(yè)化進程最快的小堆設計均基于已經(jīng)積累數(shù)十年運行和監(jiān)管經(jīng)驗的大型輕水堆設計。在目前推出的所有小堆設計中，約50%屬于輕水堆；另外50%屬于第四代反應堆技術，采用液態(tài)金屬、氣體或熔融鹽等冷卻劑。

全新交付模式和價值主張是小堆的核心競爭力

由于電功率低，小堆不能從單堆的規(guī)模經(jīng)濟中受益，“批量建設”勢在必行。與大堆相比，小堆能夠在更大程度上實現(xiàn)模塊化、簡單化和標準化。小堆可以進行工廠預制，有利于提高生產(chǎn)效率，加強質(zhì)量控制，降低建設風險以及引進新的制造技術。這些優(yōu)點已在其他行業(yè)得到證明，但需要在小堆的未來發(fā)展中得到驗證。

與大堆相比，小堆的建設周期短，前期投資低，有利于降低客戶的財務風險。其他有利于增強小堆價值主張的特點包括增強了負荷跟蹤運行能力，以及可用于海水淡化、制氫、區(qū)域供暖等。這些特點拓展了核能的應用范圍，使核能可以在更多的地區(qū)得到應用。

需要評審現(xiàn)行監(jiān)管與法律框架

由于現(xiàn)行國際核監(jiān)管和法律框架在最初制訂時主要基于當時可供使用的技術，因此需要對這些框架進行評審，并進行必要的修訂，使其能夠適用于目前正在研發(fā)的創(chuàng)新型小堆技術。

例如，現(xiàn)行取證體系主要基于使用氧化鈾燃料（鈾-235豐度低于5%）的大型輕水堆運行經(jīng)驗。對于基于大型輕水堆的小堆設計，由于有許多經(jīng)驗可供借鑒，在取證方面面臨的阻力較小。但是，對于沒有經(jīng)驗可供參考的創(chuàng)新設計，在取證方面面臨較大的挑戰(zhàn)。

核能機構(gòu)成員國正在推進小堆技術研發(fā)

核能機構(gòu)部分成員國正在積極推動小堆技術研發(fā)。例如，美國能源部正通過以公私共同承擔費用的方式向小堆技術開發(fā)商提供支持，并允許這些企業(yè)使用國家實驗室的研究設施。為實現(xiàn)2050年碳中和目標，英國也為小堆的研發(fā)提供資助。加拿大和芬蘭等國家目前也在開展相關工作，例如開展取證體系評估，以便更好地支持新技術的部署。

小堆大規(guī)模部署面臨挑戰(zhàn)

市場問題是評估小堆經(jīng)濟合理性的核心。如果小堆能像商用飛機一樣實現(xiàn)量產(chǎn)，其經(jīng)濟性將得到顯著提高。但實現(xiàn)這一目標需要擁有規(guī)模很大的市場。這突出了形成一個全球市場的必要性，但同時也意味著最終只有小部分設計能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用。

建立全球市場，需要各國在監(jiān)管方面實現(xiàn)更高水平的協(xié)調(diào)。隨著技術研發(fā)工作的不斷推進以及首批示范堆的建成，小堆面臨的技術風險將會降低，對潛在客戶的吸引力也會增加。除了必要的人才培養(yǎng)和研發(fā)基礎設施建設，供應鏈企業(yè)還應開展能力建設，做好為小堆商業(yè)化提供支持的準備，包括設備制造能力和高豐度低濃鈾燃料及其他新型燃料制造能力。

此外，部分小堆開發(fā)商試圖消除設置場外應急區(qū)的必要性，以便能在人口密集區(qū)建設反應堆。這些小堆的商業(yè)化部署將在獲得公眾支持方面面臨更大的挑戰(zhàn)。

政府支持和國際合作是推進小堆部署的關鍵要素

在小堆商業(yè)化進程中，政府支持和國際合作能夠在四個方面發(fā)揮關鍵作用：

公眾參與：通過盡早推動當?shù)氐墓妳⑴c，未來的小堆項目可從國際合作以及經(jīng)驗教訓和最佳實踐的交流中獲益。

首堆建設：從簽署長期購電協(xié)議到采用費用分擔機制，政府能夠采用多種形式支持首堆建設，從而降低建設風險，吸引更多投資者。支持監(jiān)管機構(gòu)建立必要的取證體系并開展相應的能力建設也同樣至關重要。與此同時，政府還應通過為首堆建設提供場區(qū)或為研究基礎設施的建設提供資金等方式，推進小堆的商業(yè)化部署。

取證體系的協(xié)調(diào)：利用在大堆領域的現(xiàn)有協(xié)作體系，推進各國取證體系的協(xié)調(diào)。盡管完全的統(tǒng)一可能不切實際(有時甚至是不可取的)，監(jiān)管部門仍應繼續(xù)努力，在部分領域就監(jiān)管立場達成一致。應當考慮核能機構(gòu)在多國設計評估計劃(MDEP)等項目下開展的多邊取證協(xié)調(diào)、雙邊合作和聯(lián)合安全評估工作。

制造能力的建設：通過實施支持多座小堆建設的國家計劃，相關國家能夠建立并加強設備制造能力。擁有大型反應堆建設能力的國家能夠充分現(xiàn)有能力。各國能夠就重要合作關系和產(chǎn)業(yè)協(xié)作問題進行探討，以便共擔潛在風險。還應預測核燃料循環(huán)問題，以便為市場提供合理支持。最后，應努力協(xié)調(diào)能夠帶來額外市場利益的法規(guī)和標準。

（中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院 伍浩松）