美核能復興：推進小型核電商業化

　　2013年底，美國能源部宣布，出資2.26億美元支持努斯凱爾能源公司開展小型核電的技術研發和許可證申請。這是美能源部第二個小型核電資助項目。

　　作為奧巴馬政府加速推進清潔能源戰略的一部分，美能源部于2012年3月宣布了一項總額4.5億美元的科研資助計劃，幫助美國核工業開展小型模塊化反應堆的技術研發和許可證申請。

　　2013年3月，美能源部宣布了首個小型核電資助項目，巴威公司獲得了至少1.5億美元的資助。

　　在清潔能源戰略中，到2030年，美國80%的電力將由包括核能在內的清潔能源提供。通過此次大規模資助小型核電研發，可以看出即使在福島核事故之后，華盛頓對于通過發展小型核電實現其清潔能源發展目標仍寄予厚望。

　　革命性的能源形式

　　小型核電，也稱小型模塊化反應堆，是一種新型核能利用形式，其規模為現有商用核電站的1/3或更小，具有靈活性高、安全性高和投資小等特點。

　　小型核電適用于電力需求規模小、電網基礎設施薄弱的國家和地區，也可用于邊遠地區供電、居民和工業供暖供熱、海上石油開采、海水淡化等領域，具有非常廣闊的市場前景。

　　據國際原子能機構預測，到2040年，全球小型核電的需求量將達1000臺。

　　由于規模變小，小型核電的安全性可以得到極大提高，其核燃料裝量只有大型核電站的5%，對周圍環境的影響遠遠小于商用核電站。同時，小型核電的投資金額也隨之大大減小，建設周期得到有效縮短。在現有小型核電設計方案中，投資金額在幾億到幾十億人民幣不等，建造周期縮短到 2至3 年。

　　而且，通過規模批量生產，可以有效降低小型核電生產成本，從而提高小型核電經濟效益。這種成本控制方式已在美國海軍造船業上得到驗證。

　　此外，通過模塊化設計，小型核電可在工廠里完成整個反應堆的生產和組裝，然后通過卡車或火車運輸到目的地進行發電，在壽期結束后可將整個反應堆運往后處理場，進行退役處理。

　　對于這種極具創新的設計方案，努斯凱爾能源公司研發部主任，前美國橡樹林國家實驗室核工程師丹尼爾·英格索爾博士表示，“我們正在尋找一種革命性的能源形式。”

　　搶占行業領導地位

　　據美國能源咨詢管理委員會預測，要實現清潔能源戰略，美國至少需要1100太瓦時的電力源自小型核電，該規模已超全美現有的100多座核電站的發電總量。

　　同時，小型核電也被美國工業界認為是替代退役電站和增強電網調節能力的極佳選擇。

　　“它們可以有效增加電網的調節能力，因為它們可以根據實際需要來增加容量，也可利用它們替代退役老化的化石燃料電站”前美能源部長朱棣文在《華爾街日報》專門介紹小型核電的文章中寫道。

　　“小模塊化反應堆是新一代安全、可靠的低碳能源技術，它為美國在全球低碳工業中占據領導地位提供了一個重要機會”，美能源部長歐內斯特·莫尼茲在項目資助發布會上說，“能源部致力于加強核能在低碳未來中的重要性，小型模塊化反應堆這樣的新技術將確保我們在全球核能行業中保持領先位置。”

　　美國如此大規模資助小型核電研發，正是期望通過發展小型核電加速推進其核能復興戰略，并希望在全球范圍內迅速占領該領域的制高點。在美能源部與小型核電公司簽署的協議中，明確規定所設計的反應堆必須在國內生產，以增強美國的制造能力和提高美國的出口能力。

　　按照美能源部規劃，小型核電將在2025年實現商業化，屆時美國將成為全球小型核電行業的領導者。保守估計，未來6年內，小型核電產業可提供約180萬個就業機會和約2800億美元的出口額。

　　發展戰略四步走

　　對于如何成功實現小型核電的商業化，美國學者給出了“四步走”的戰略方案。

　　第一步，盡快推進技術驗證和許可證申請。小型核電屬新型技術，對于負責設計的工程師和頒發建造許可證的美國核能管理委員會來說，需要時間和資金開展相關的實驗研究和技術開發。美能源部此次的資助項目，目的便是為小型核電開發公司進行技術驗證和許可證申請提供資金保障。

　　第二步，完成首堆建設。作為第一批生產建造的小型核電，因無法享受“規模生產”，高昂的造價或成其建造主要障礙。美能源部很大可能會成為首批購買者。通過其轄下的政府公共設施、國家實驗室或軍事基地進行購買。事實上，美能源部已于2012年3月，與三家小型核電開發公司簽署備忘錄，為這三家公司提供土地使用、現場資料等服務。

　　第三步，實現規模化生產。在完成首堆建設后，各開發公司的主要任務便是開展融資，擴大生產能力。預計2030年，全美小型核電生產能力可達年產20臺。

　　第四步，全球商業化。經過前三步戰略，將形成成熟的小型核電工業體系。各開發公司將向全球商業化拓展。預計2040年，全美小型核電生產能力將穩定在年產50臺左右。

　　雖然小型核電商業化應用道路的發展前景仍存爭論，且實際建造成本和經濟競爭能力尚難確定，但美能源部的堅決舉措表明了當局對該新型核電技術的巨大信心。一旦小型核電商業化應用戰略成功實施，美國的核能復興便指日可待!

　　(作者為中國科學技術大學核科學技術學院博士生，德國卡爾斯魯厄理工學院核能技術研究所國家公派聯合培養博士生)