小型堆，潛力大

聽到“核電”一詞，通常會讓人聯想到巨大的發電廠和冷卻塔，但隨著小型模塊堆和微堆開始成為現實，核電的面貌和影響范圍正在發生變化。

“小型模塊堆和微堆與大型核反應堆一樣提供低碳能源，但它們更小、更靈活、更經濟適用，因此它們可以用在較小的電網中，建在大型反應堆不適用的難以到達的地方。”原子能機構小型模塊堆技術工作組組長FrederikReitsma說，“許多小型模塊堆設計成不僅提供電力，而且提供非電力服務，增加了其清潔能源的好處和成本效益。”

小型模塊堆功率預計不超過300兆瓦（電），微堆依據設計的不同，功率不超過10兆瓦（電）。除了模塊化之外，其他一些共同特點是采用可提高安全性的非能動內置系統，能夠有效和靈活地生產能源以滿足波動需求，以及設計更簡單，比當前反應堆建造速度更快、復雜程度更低。它們還具有工廠化制造的更多可能性，從而能夠減少現場施工時間，使它們更容易和更經濟高效地復制以進行更多部署。

“ 大型核反應堆是一項重大工程，需要大量的長期投資，這對某些情況是可行的，也是合適的。然而，對于其他情況，小型模塊堆和微堆可以是一種更現實和更快的方法，有時也是經濟地獲得核電的唯一途徑。”Reitsma說，“如果把這一點與有效的融資和市場政策結合起來，核電的用戶范圍會更加廣泛，使其成為能源市場上更具競爭力和吸引力的方案。”了解更多核電融資和市場政策信息，請參見此處。

首座小型模塊堆

世界上第一臺先進小型模塊堆于2019年并網發電，并于2020年5月開始商業運行。

位于俄羅斯北極海岸的“羅曼索諾夫院士號”浮動核電廠配備兩臺35兆瓦（電）KLT40S 小型模塊堆機組，現在產生的能源足以為一個約10萬人口的城市供電。該電廠還擁有每小時50千兆卡的供熱能力，并且用于海水淡化，每天可生產多達24萬立方米的淡水飲用水。

“借助小型核反應堆，北極地區最早可在2040年實現凈零排放。”俄羅斯原子能海外公司負責市場和業務發展的副總經理Anton Moskvin說，“‘羅曼索諾夫院士號’將取代一座燃燒褐煤的電廠。除了有助于消除北極生態系統中的有害氣體排放外，它還將為該地區居民在寒冷的極北地區不至于無光無熱提供保障。”

處于建造后期的其他小型模塊堆包括阿根廷的30兆瓦（電）CAREM反應堆和中國的210兆瓦（電）HTR-PM反應堆。還有幾個項目已進入監管審批后期，包括美國NuScale 電力公司的小型模塊堆和加拿大的幾個項目。全世界總共有70多個小型模塊堆設計處于不同的發展階段。

原子能機構開展了一些與小型模塊堆有關的活動，以支持世界范圍的研究和發展。原子能機構促進小型模塊堆設計、開發和部署方面的合作，并作為共享小型模塊堆監管知識和經驗的中心。

微型動力源

雖然小型模塊堆的設計一般都是基于眾所周知的反應堆系統，但微堆是你期望在科幻電影中看到的那種東西。它們足夠小，整個電廠可以在工廠里建造，然后用卡車運輸。通過非能動性自調節安全系統，它們只需要少量的勞動人員就可以運行。由于獨立于電網運行，它們可以在不同的地點移動和使用。它們的功率可達10兆瓦（電），每周運行7天，每天24小時，可為大約5000多個家庭提供10年或更長時間的電力。

這些結構緊湊、可移動的反應堆可作為醫院等地的備用電源，或取代通常以柴油為燃料的發電機，成為偏遠社區以及工業區和礦區的唯一電力來源。

目前在世界各地由私營公司和研究團體正在開發的微堆有十多座。

其中一座接近部署的微堆是由美國家新成立的Oklo公司正在開發的1.5兆瓦（電）奧羅拉快中子堆。奧羅拉微堆目前正在走監管程序，其設計主要利用自然物理現象進行運行和自調節，這意味著它的活動部件非常少，從而提高了安全性。預計它還可以使用高豐度低濃鈾燃料，在不換料的情況下運行數十年。

“裂變反應可以有多種利用形式：小型堆和大型堆，不同的燃料，不同的冷卻方式，以及為商業模式、社區互動和所有權提供多種不同的方式。”Oklo公司首席運行官Caroline Cochran說，“裂變的新穎使用和分布式小型裝置的建造，可以在最大限度地減少資源使用的同時，實現人類發展。”

其他處于后期階段的微堆包括由總部位于英國的歐洲鈾濃縮公司主導的U-Battery公司開發的4兆瓦（電）反應堆，預計將于2028年開始運行。

大規模部署

小型模塊堆和微堆盡管取得了進展，但還遠未大規模部署。

“這是‘雞和蛋’的問題，”Reitsma說，“一方面，投資開發和部署小型模塊堆需要有保障的市場和產品需求，但另一方面，如果沒有開發和論證的資金，甚至沒有做必要的研究或建立可能需要許可證審批的試驗設施，就無法確保市場。潛在的投資者如果對市場風險不確定，就會對新技術投資猶豫不決。”

部署的另一個主要障礙是對廣泛的小型模塊堆和微堆設計的法規適用。系統、結構和部件的多樣化組合，意味著針對常規核電廠制定的標準監管方案必須重新加以評價和最終調整，以確保足夠的安全水平。了解更多小型模塊堆監管過程信息，請參見此處。

“目前，許多首創先進小型模塊堆一直走監管程序，一旦完成，我們預計一般至少還需要四到五年的時間才能建成并運行。”Reitsma說，“但隨著小型模塊堆和微堆成為主流，我們可以預期看到這個期限會縮短，因為部署過程應該會變得更快、更具成本效益和更容易。”