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到本世紀(jì)末，部署小型模塊堆（SMR）將成為工業(yè)動(dòng)力的普遍選擇。

1、我們離全面部署SMR有多遠(yuǎn)？

根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）數(shù)據(jù)，目前有17個(gè)國家共70多個(gè)SMR設(shè)計(jì)正在評(píng)估中。

可以說，這是一個(gè)大規(guī)模的全球SMR部署活動(dòng)，但如果讓這些反應(yīng)堆真正實(shí)現(xiàn)我們未來的零碳電力，世界還需要進(jìn)一步商業(yè)化的推廣SMR。

我們離全面部署SMR有多遠(yuǎn)？

在技術(shù)商業(yè)化過程中，SMR領(lǐng)域通常被稱為“死亡谷”，不過這一領(lǐng)域最近也傳來了好消息——從開發(fā)到商業(yè)推廣出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

首先，反應(yīng)堆設(shè)計(jì)建造的流水線標(biāo)準(zhǔn)獲得了國家監(jiān)管機(jī)構(gòu)的許可。

2020年9月，美國核管理委員會(huì)（NRC）發(fā)布了NuScale的SMR設(shè)計(jì)批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。下一步，NRC將邀請(qǐng)各方就認(rèn)證NuScale標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的規(guī)則制定發(fā)表意見，這意味著客戶可以推進(jìn)NuScale發(fā)電廠的開發(fā)計(jì)劃。

Hermes低功率示范堆假想圖（圖源：Kairos Power）

此外，10月，Kairos Power在同一方向上也邁出了重要一步，宣布已向NRC提交氟鹽冷卻高溫反應(yīng)堆的初步安全分析報(bào)告，作為其申請(qǐng)Hermes低功率示范堆施工許可證的一部分。

NRC已經(jīng)受理在橡樹嶺建造試驗(yàn)堆的申請(qǐng)，“除非出現(xiàn)不可預(yù)見的延誤”，工作人員預(yù)計(jì)，環(huán)境和安全審查將在2023年9月完成。

美國不是唯一一個(gè)在該領(lǐng)域迅速發(fā)展的國家。

Ultra Safe核公司的15MWt微型模塊堆（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

在加拿大，Global First Power（GFP）已申請(qǐng)?jiān)S可證，在安大略省的Chalk River為其15 MWt微型模塊堆（MMR）準(zhǔn)備場地，該申請(qǐng)目前處于加拿大核安全委員會(huì)（CNSC）許可程序的技術(shù)審查階段。

與此同時(shí)，英國核監(jiān)管辦公室對(duì)其通用設(shè)計(jì)驗(yàn)收（GDA）流程進(jìn)行了現(xiàn)代化改造，以適應(yīng)先進(jìn)的核技術(shù)發(fā)展要求。

勞斯萊斯（Rolls-Royce）表示，其470 MWe小型模塊堆的GDA申請(qǐng)已經(jīng)提交，該公司希望“明年1月與監(jiān)管機(jī)構(gòu)達(dá)成一致”。

第二個(gè)，已經(jīng)通過許可審查并投入運(yùn)行的工廠正在積累豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

俄羅斯的Akademik Lomonosov浮動(dòng)核電站在2021年5月完成了第一個(gè)年度運(yùn)行計(jì)劃。

9月，中國的HTR-PM啟動(dòng)，該項(xiàng)目于2012年12月開始建設(shè)，被認(rèn)為是一個(gè)工業(yè)示范工廠，有兩個(gè)反應(yīng)堆單元驅(qū)動(dòng)一個(gè)200MW的渦輪機(jī)。

27MW的阿根廷CAREM（150-300MW商業(yè)設(shè)計(jì)原型堆）也處于建設(shè)的后期階段。

2、機(jī)遇與挑戰(zhàn)

世界上唯一的浮動(dòng)核電站（FNPP）Akademik Lomonosov于2020年5月在俄羅斯北極城市佩維克開始商業(yè)運(yùn)營。

SMR為核工業(yè)帶來了機(jī)遇，但也不應(yīng)忽視其隨之而來的各種新的挑戰(zhàn)。

盡管SMR有推廣和系列建設(shè)的一定經(jīng)驗(yàn)，但目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大部分是建立在類似于國際機(jī)場或鐵路樞紐的大型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃模型基礎(chǔ)上：與政府合作商定和規(guī)劃場地，以及資金和融資。

如果一個(gè)行業(yè)模型中有幾十個(gè)反應(yīng)堆建造，而且往往是在新的地點(diǎn)，那么就需要一種不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

這一點(diǎn)已經(jīng)很明顯應(yīng)用于SMR的許可證發(fā)放過程中，在某些情況下，它也挑戰(zhàn)了長期以來關(guān)于如何設(shè)計(jì)和運(yùn)行核能的假設(shè)。

例如，NuScale的一項(xiàng)要求就規(guī)定了一個(gè)專用控制室和每個(gè)核機(jī)組的最低操作員數(shù)量——但NuScale的新設(shè)計(jì)將有一系列小型反應(yīng)堆在一個(gè)控制室中運(yùn)行。

當(dāng)其他SMR或微型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)（其中一些使用遠(yuǎn)程操作）進(jìn)入許可程序時(shí)，該問題也將會(huì)以不同的形式出現(xiàn)。

同樣，還需要一種新的選址方法，其工業(yè)模式適合幾十個(gè)和數(shù)百個(gè)地點(diǎn)，而不是每個(gè)國家一個(gè)或兩個(gè)。

監(jiān)管機(jī)構(gòu)必須準(zhǔn)備好處理這一問題，因?yàn)槲覀兛吹搅薙MR可以大規(guī)模推廣的真正開端。

今年9月，NuScale與波蘭KGHM/PBE簽署諒解備忘錄（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

幾個(gè)月前，NuScale電力（NuScale Power）公司朝著這個(gè)方向邁出了一步，與兩個(gè)波蘭組織簽署了諒解備忘錄，開發(fā)一批潛在的場地。

一個(gè)是基于需要重新調(diào)整用途的發(fā)電廠：與位于俄克拉荷馬州的綜合能源公司Getka Group和波蘭能源公司Unimot一起，確定可能部署SMR的燃煤發(fā)電廠。

GE日立核能、BWXT加拿大有限公司和總部位于波蘭的Synthos Green Energy（SGE）也簽署了一份合作意向書，在波蘭部署B(yǎng)WRX-300 SMR。SGE及其合作伙伴希望在21世紀(jì)30年代初在波蘭部署至少10座BWRX-300 SMR。

NuScale電力董事長兼首席執(zhí)行官約翰·霍普金斯（John Hopkins）表示，SMR是“一種理想的靈活清潔能源解決方案，可用于重新調(diào)整退役燃煤發(fā)電廠的用途，最重要的是，可以讓波蘭社區(qū)現(xiàn)有的熟練發(fā)電廠員工再就業(yè)”。

美國也提出了類似的論點(diǎn)，要求在燃煤電站即將關(guān)閉或已經(jīng)關(guān)閉的地點(diǎn)安置SMR。

除了熟練的勞動(dòng)力，這些站點(diǎn)還可能擁有其他關(guān)鍵資源——電網(wǎng)連接、供水和民用基礎(chǔ)設(shè)施——這些都可能降低安裝SMR的資本成本。

懷俄明州一座退役的煤電廠建造鈉示范項(xiàng)目假想圖（圖源：TerraPower/GEH）

類似地，另一家美國SMR開發(fā)商TerraPower，正在討論在懷俄明州一個(gè)即將退役的煤廠建設(shè)其第一個(gè)鈉示范項(xiàng)目的計(jì)劃。

該設(shè)計(jì)包括一個(gè)熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，目前正在與GE日立核能（GEH）工程和施工合作Bechtel共同開發(fā)。

SMR也可以取代小型天然氣或柴油裝置。在偏遠(yuǎn)或其他無法進(jìn)入的地點(diǎn)，安裝常規(guī)電源和運(yùn)輸燃料供應(yīng)既復(fù)雜又昂貴，在這種情況下，SMR裝置的經(jīng)濟(jì)性看起來更加顯著。

例如，據(jù)說俄羅斯的Akademik Lomonosov浮動(dòng)核電站就是為了這個(gè)目的而規(guī)劃的，其兩臺(tái)35MWe KLT40S SMR機(jī)組可為一座約10萬人口的城市供電，并提供熱量，可用于當(dāng)?shù)毓峄蚝Ｋ刻飚a(chǎn)生高達(dá)24萬立方米的飲用水）。

NuScale還將這些偏遠(yuǎn)地區(qū)視為一個(gè)潛在應(yīng)用推廣區(qū)。

該公司已與波蘭銅和銀礦業(yè)公司KGHM以及PBE Molecular聯(lián)手，為該礦業(yè)公司的生產(chǎn)工廠提供電力。該合作將開發(fā)和建設(shè)四個(gè)SMR，可能多達(dá)十二個(gè)（裝機(jī)容量約1GW）。

3、目標(biāo)日期

NuScale的SMR核電廠實(shí)體模型（圖源：NuScale power LLC）以上所提到的合作計(jì)劃均將2030年作為運(yùn)營目標(biāo)。

KGHM Polska Miedz SA管理委員會(huì)主席Marcin Chludzinski說：“氣候變化迫使我們必須要采取果斷行動(dòng)。我們已經(jīng)感受到了氣候變化的影響，包括在金融等方面，以及與能源價(jià)格上漲有關(guān)的其他影響。到2030年建造小型核反應(yīng)堆是一項(xiàng)堅(jiān)實(shí)的宣言，也是我們能源轉(zhuǎn)型的一個(gè)目標(biāo)。我們是波蘭能源的先驅(qū)者，正如我們過去所做的那樣，我們的第一座核電站將于2029年投產(chǎn)。”

英國也在考慮類似的時(shí)間計(jì)劃。

Tom Greatrex是英國核游說集團(tuán)核工業(yè)協(xié)會(huì)的首席執(zhí)行官。在保守黨年會(huì)上舉行的一次關(guān)于新核能的會(huì)外會(huì)議上，他表示，勞斯萊斯財(cái)團(tuán)仍需做出一些決定，SMR“在未來幾年內(nèi)無法部署”。

他補(bǔ)充道，“我們可能在十年內(nèi)有第一個(gè)，但明天無法部署”。

在美國，NuScale表示“正積極與我們的制造合作伙伴合作，并準(zhǔn)備在2027年向客戶交付第一批NuScale核電模塊”。

該公司表示，預(yù)計(jì)第一座NuScale 12模塊示范電廠將于2030年在愛達(dá)荷州全面投入運(yùn)營，作為猶他州相關(guān)市政電力系統(tǒng)無碳電力項(xiàng)目（CFPP）的一部分，12個(gè)模塊中的第一個(gè)模塊將于2029年上線，

Chludzinski在一份有趣的補(bǔ)充說明中還表示，SMR將“大幅降低我們業(yè)務(wù)的運(yùn)營成本”，這增加了它出售多余部分成為電力供應(yīng)商的可能性。

Chludzinski補(bǔ)充道：“我們計(jì)劃商業(yè)化發(fā)電，以幫助波蘭實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型，降低普通家庭的生活成本。”

工業(yè)界建造自己的發(fā)電和交易過剩能源的模式已被普遍采用，但它們是基于天然氣或可再生能源的。

這表明，利用SMR實(shí)現(xiàn)核工業(yè)的潛在工業(yè)化將給該行業(yè)帶來革命性的變化。