根據(jù)2019年發(fā)布的《全球核工業(yè)狀態(tài)報告2019》，小型模塊化反應(yīng)堆（Small Modular Reactors，SMRs）繼續(xù)吸引關(guān)注。通常情況下，SMRs和其他一

根據(jù)2019年發(fā)布的《全球核工業(yè)狀態(tài)報告2019》，小型模塊化反應(yīng)堆（Small Modular Reactors，SMRs）繼續(xù)吸引關(guān)注。通常情況下，SMRs和其他一些“先進(jìn)反應(yīng)堆”概念設(shè)計被定位為解決核電面臨的問題的一種解決方案。

盡管目前大部分SMRs還處于理論設(shè)計階段，處于發(fā)展初期，但值得提出的是，SMRs的商業(yè)化和擴(kuò)展的歷史其實已經(jīng)有相當(dāng)長一段時間了，但都未能實現(xiàn)。

基于這個期望，部分國家特別是美國，加拿大和英國，都已經(jīng)制定了相關(guān)流程和政策以促進(jìn)SMRs的設(shè)計。

接下來是對一些國家SMRs發(fā)展的概述。

阿根廷

從2014年2月開始，阿根廷的CAREM-25小型堆已經(jīng)開工建設(shè)。阿根廷國家原子能委員會在反應(yīng)堆開工初期曾宣布CAREM-25將會在2016年開始冷測試，并且在2017年下半年開始裝料。2018年該日期已經(jīng)推遲到2020年。到了2019年中期，又推遲到2021或2022年。

加拿大

過去兩年，加拿大積極推動SMRs的選址和發(fā)展，由包括加拿大核能協(xié)會和自然資源部等在內(nèi)的主要核能機(jī)構(gòu)牽頭和推動。2018年11月，自然資源部發(fā)行《Canada Small Modular Reactor（SMRs）Roadmap》。與其他國家不同的是，加拿大發(fā)展SMRs是看重其在滿足加拿大北部偏遠(yuǎn)地區(qū)的能源需求的潛力。加拿大核安全委員會（CNSC）表示愿意為SMRs提供安全授權(quán)，表示在適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管框架和內(nèi)部程序內(nèi)，可以授權(quán)所有類型的反應(yīng)堆，而不論其大小。

CNSC的許可前供應(yīng)商設(shè)計審查分為三個階段。 第一階段包括“針對加拿大新核電廠的最新CNSC設(shè)計要求，對提供的核電站設(shè)計進(jìn)行全面評估”，以及“所有其他相關(guān)的CNSC監(jiān)管文件和加拿大法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)”。 第二階段的重點是“確定在加拿大許可供應(yīng)商的核電站設(shè)計的任何潛在基本障礙”。 第三階段“允許賣方通過以下方式跟進(jìn)第二階段調(diào)查結(jié)果的某些方面“：

（1）向CNSC尋求有關(guān)第二階段主題的更多信息， 和/或（2）

（2）要求CNSC在第2階段完成后審查賣方為反應(yīng)堆設(shè)計準(zhǔn)備所進(jìn)行的活動。

截至2019年5月，在該過程的不同階段共有11種有效設(shè)計在下表中列出。

正在開發(fā)的設(shè)計在下表中列出。

中國

中國正在進(jìn)行多種SMR的設(shè)計研發(fā)，但是唯一在建的是從1970年便提出的高溫氣冷堆（High Temperature Gas-Cooled Reactor (HTR)），成為HTR-PM，位于山東東部的石島灣，總裝機(jī)容量200MW，由兩個100MW模塊小堆組成。

HTR-PM在2011年獲得中國政府和國家能源局的最終批準(zhǔn)，但是由于福島核事故后陷入核電寒冬，相應(yīng)的政策發(fā)生了變化，知道2012年9月才重啟了HTR-PM的建設(shè)。按照當(dāng)初官方計劃建設(shè)周期59個月來算的話，應(yīng)該在2017年開始運行，但是該日期目前已經(jīng)推遲到2020年上半年。

最主要的延遲原因在于設(shè)計不夠完善，不能為施工做好準(zhǔn)備。技術(shù)部門在2017年的一份報告中提到，這個項目的“研究，設(shè)計，工程和施工有時候出現(xiàn)了同時進(jìn)行的情況”，就是說這邊尚在修改和論證設(shè)計，施工方卻已經(jīng)在進(jìn)行施工了。更具體一點來說就是，高溫氣冷堆的兩個關(guān)鍵設(shè)備，氦氣風(fēng)機(jī)和蒸汽發(fā)生器的交貨時間延遲。盡管主氦氣風(fēng)機(jī)（一回路的心臟，類似于壓水堆中的主冷卻劑泵，不過氦氣風(fēng)機(jī)是為了循環(huán)氦氣）的原理樣機(jī)在14年的時候就已經(jīng)研制試驗完成，但是其最終產(chǎn)品是在19年才交付到現(xiàn)場。

高溫氣冷堆原本的計劃是在同一地點再建造九個相同的單元供18個模塊，但是由于各種問題的出現(xiàn)，該計劃已經(jīng)取消，同時根據(jù)預(yù)估，HTR-PM的電價成本為6毛一度，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他三代堆的4毛3的成本價，經(jīng)濟(jì)性堪憂。同時，高溫氣冷堆也面對著來自其他競爭對手的挑戰(zhàn)，中廣核集團(tuán)提出的ACPR-50和ACPR-100以及中核集團(tuán)的ACP100已經(jīng)更多得到了主流機(jī)構(gòu)的認(rèn)同和推廣。

中國也需要建立海上核動力平臺，自2010年中廣核和中核都在進(jìn)行海上核動力平臺的設(shè)計，過去的幾年研發(fā)進(jìn)度明顯加快，外媒猜測是因為南海的局勢所造成的的。

印度

印度從1990年就開始發(fā)展先進(jìn)重水堆的小堆（Advanced Heavy Water Reactor (AHWR)）。主要有兩種燃料方案，分別是采用钚作為燃料和具有“本征擴(kuò)散特性”的低濃度鈾作為燃料。

AHWR計劃幾乎一直被延遲。本世紀(jì)初期也就是2000年左右，印度就預(yù)計在2005年開始建造AHWR的第一臺機(jī)組。但一直到2017-2018年，報告指出僅在位于孟買的Bhabha原子能研究中心建立一個測試裝置，用于AHWR的驗證，控制與儀器的試驗，系統(tǒng)應(yīng)用和開發(fā)集成系統(tǒng)測試。總體來說，AHWR的設(shè)計尚未完成，短時間內(nèi)開展其建設(shè)根本不現(xiàn)實。

俄羅斯

俄羅斯也有許多的SMR的設(shè)計概念，但是也只有一種目前在建造階段。Akademik Lomonosov船上擁有兩個KLT-40S反應(yīng)堆，俄羅斯希望可以將反應(yīng)堆連同船整體作為一個海上浮動小型核電站解決方案向沿海地區(qū)整體出售。Akademik Lomonosov號本身的應(yīng)為是像當(dāng)?shù)鼗ず蛯毷竟╇姡@些地區(qū)對于俄羅斯計劃采集北極隱藏的石油和天然氣非常重要，采取核電站來供電，可以減少當(dāng)?shù)氐奶寂欧艈栴}。

2018年，KLT-40S的其中一座反應(yīng)堆成功達(dá)到臨界。到目前為止沒有第二臺反應(yīng)堆達(dá)到臨界的報道。Akademik Lomonosov號在2019年8月開始會被拖到北極東部Chukotka半島的Pevek港口。這艘船只的建造周期至少達(dá)到了預(yù)期計劃的四倍。在該船開始建造之前不久，也就是2007年，俄羅斯Rosatom公司就聲稱該反應(yīng)堆將于2010年10月開始運行。到了2019年7月，Rosatom公司聲稱70MW的Akademik Lomonosov號浮動核電站已經(jīng)已經(jīng)建造完成并且在運輸途中，并且最近會獲得可以讓反應(yīng)堆運行到2029年的許可證。

本項目耗資巨大，從一開始預(yù)估的60億盧布（2.32億美元）一路飆升到了370億盧布（7.4億美元）。時間上的延誤和高昂的成本可能會讓Rosatom公司重新評估該浮動核電站的方案。目前，Rosatom公司正在考慮將安裝的俄羅斯核動力破冰船上的RIT-M200反應(yīng)堆進(jìn)行優(yōu)化和市場化。

俄羅斯同時也有另外兩種SMR設(shè)計也是一直在進(jìn)行。分別是SVBR-100和BREST-300.這兩種均為快堆設(shè)計方案，BREST-300是用液態(tài)鉛作為冷卻劑，而SVBR采用液態(tài)鉛鉍合金作為冷卻劑。兩種方案現(xiàn)在都被推遲了，根絕俄羅斯聯(lián)邦目標(biāo)《Nuclear Power technologies of the new generation》，BREST-300早應(yīng)該就在2016年開工建造，然而直到目前都沒有開工。2018年10月，Rosatom宣稱最早會在2026年開工建造BREST-300。

俄羅斯聯(lián)邦目標(biāo)（FTP）也曾確定SVBR-100液態(tài)鉛鉍快堆將在2020年啟動建設(shè)，但是根據(jù)2017年11月11日通過的一項關(guān)于修改FTP的政府決議，SVBR?100的建造被推遲到2020年以后。根據(jù)2019年7月的World Nuclear Assocation討論認(rèn)為，推遲計劃的一個原因是因為SVBR-100的造價比開始預(yù)期的高了太多，從150億盧布增加到了360億盧布。

后續(xù)會更新韓國，英國和美國的，喜歡的朋友可以討論。一周之內(nèi)更新。

韓國

韓國擁有一個系統(tǒng)集成模塊化先進(jìn)反應(yīng)堆（South Korea’s System-Integrated Modular Advanced Reactor，SMART）的概念設(shè)計，是一個100MW的壓水堆，從1997年開始就由韓國原子能研究所（KAERI）提出，是第一個獲得建造許可的路上SMR。2012年7月，SMART獲得了韓國核安全與安保委員會的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計批準(zhǔn)。但是目前并沒有開工建設(shè)的計劃，因為該方案并不具有經(jīng)濟(jì)性。正如World Nuclear Assocation（世界核能協(xié)會）指出，韓國從2017年就計劃建造一個90MWe的示范電站，但是不具有可行性和經(jīng)濟(jì)性。

因此，KAERI一直在尋找出口機(jī)會，主要潛在客戶是約旦和沙特阿拉伯。2015年，KAERI和與阿卜杜拉國王原子能與可再生能源（KA?CARE）簽署了諒解備忘錄（MoU），以進(jìn)行為期三年的前期研究，以審查在沙特阿拉伯建造SMART反應(yīng)堆的可行性。兩年后，KA?CARE與約旦原子能委員會簽署了諒解備忘錄，呼吁就在約旦建造兩個小型模塊化反應(yīng)堆進(jìn)行可行性研究。

諒解備忘錄沒有確定任何技術(shù)細(xì)節(jié)，并且由于同時提到了電力生產(chǎn)和海水淡化，因此可行性研究將考慮到的就是SMART反應(yīng)堆。根據(jù)KA-CARE的一些官員稱該公司與KAERI共同擁有知識產(chǎn)權(quán)，并且沙特工程師已經(jīng)在韓國接受了培訓(xùn)。KA-CARE更是提出了將反應(yīng)堆的生產(chǎn)建造本地化的計劃。

英國

英國對小堆SMRs的興趣追溯到2014年。當(dāng)時英國政府委托七個核工業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一項可行性研究，同時在國家實驗室進(jìn)行驗證。2015年11月，政府宣布在2020年前至少投資2.5億英鎊用于創(chuàng)新核技術(shù)的研發(fā)，通過競爭方式尋找最佳的SMR方案，建造世界上第一個SMR。使英國成為世界創(chuàng)新核技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。

唯一提出來新的反應(yīng)堆設(shè)計的機(jī)構(gòu)是Rolls-Royce。該設(shè)計功率為450MWe，從定義上來說并不能算作SMR，但是Rolls-Royce始終堅持將它稱作“U.K. SMR”。2017年9月的報告中，Rolls-Royce將其稱作為一項“國家努力”，并且是英國公司設(shè)計，制造，建造和運營下一代反應(yīng)堆，是應(yīng)對能源挑戰(zhàn)的千載難逢的二級灰，并在得到政府支持的情況下，Rolls-Royce也會進(jìn)行投資。

盡管英國政府愿意為SMR提供資金，但是Rolls-Royce要求的資金水平和其他要求顯然太高了。2019年1月，Rolls-Royce希望從英國政府獲得超過2億英鎊的資助，以便將其設(shè)計開發(fā)到得到英國安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的程度。

英國政府似乎開始想從這種支持中逃離出來。2017年，英國政府發(fā)布一份報告 ，正如《紐約時報》所說，“第一個SMR可能更昂貴，其全壽期電費約為每兆瓦時101英鎊（127美元）。 這比其它領(lǐng)先堆型開發(fā)商提交的估算要高得多” 。并且在2018年6月，商業(yè)和能源部長在討論時候告訴英國國會， no technology will be pursued at any price：新核電站必須為消費者和納稅人提供物有所值”。如果這一要求得到充分實施，Rolls-Royce的SMR計劃就不可能成立。

美國

美國能源部（DOE）一直倡導(dǎo)SMRs。最近幾十年，美國已經(jīng)投資數(shù)億美元去研究和推廣SMRs。dOE進(jìn)行的最大一筆投資是以“成本分擔(dān)合作伙伴關(guān)系”的形式提供的，以提供“一流的工程，設(shè)計認(rèn)證和許可”支持，選擇了兩種SMR設(shè)計，即2012年的mPower設(shè)計和NuScale設(shè)計。 2013年，每個獎項的最高獎金為2.26億美元。

mPower設(shè)計是由Babcock＆Wilcox（B＆W）提出的，并由該公司推廣為“創(chuàng)造核電的未來”，計劃于2017年獲得美國核監(jiān)管委員會的“設(shè)計認(rèn)證”。到2014年，B＆W已將SMR項目的支出從每年約8000萬美元削減至每年少于1500萬美元。 B＆W尚未找到任何愿意向mPower投資的公司，也未找到該反應(yīng)堆簽訂合同的客戶。盡管進(jìn)一步進(jìn)行了一些嘗試，但mPower本質(zhì)上已經(jīng)死亡。

DOE資金的另一受益者NuScale則繼續(xù)開發(fā)相應(yīng)的反應(yīng)堆設(shè)計，并且已經(jīng)提交核監(jiān)管委員會（NRC）審查。2017年3月，NRC接受了NuScale的全面審查申請，進(jìn)入設(shè)計認(rèn)證程序，預(yù)計周期為40個月。第二年即18你4月，NRC完成了第一階段的審核，但是迎來的將是周期更長的下一階段。能源部在同一個月再次向NuScale提供4000萬美元的資助。截至2019年，NuScale為SMR項目開發(fā)投資了8.5億美元，絕大部分資金來自Fluor公司，同時也有來自于聯(lián)邦政府大約1/3的資金支持。

NuScale嘗試將反應(yīng)堆出售給Utah洲聯(lián)合市政電力系統(tǒng)公司（UAMPS），這是一個政治分支部門，以非營利的方式提供全面的電力，輸電和其他能源服務(wù)。但是許多UAMPS的成員不同意NuScale項目，也沒有足夠的用戶去消化包含12個機(jī)組，每個機(jī)組功率60MW的NuSacale核電站。能源部再次試圖修改使用方案，可以先使用兩個模塊反應(yīng)堆，一臺用于研發(fā)，另一個則向能源部愛達(dá)荷州國家實驗室供電。能源部之前已經(jīng)同意將反應(yīng)堆設(shè)在國家實驗室內(nèi)。NuScale目前總預(yù)算為42億美元，并且有增長的趨勢。

總結(jié)：

盡管許多國家對SMR仍然很感興趣，但事實證明，與大型核電廠相比，它們在經(jīng)濟(jì)上的競爭能力甚至更低。 因此，即使在未來十年或更長時間內(nèi)可能會建立一些SMR項目，通常是由于一個或多個政府的大力支持，SMR不太可能在未來的電力發(fā)展發(fā)揮重要作用。