核能 2.0：为什么小型模块化反应堆将成为核能行业的下一个大趋势

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核能 2.0：为什么小型模块化反应堆将成为核能行业的下一个大趋势

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随着全球对清洁能源需求的不断增加，核能作为一种可靠、高效的能源形式再次受到关注。其中，小型模块化反应堆（SMR）作为核能领域的创新技术，正逐渐成为行业发展的新趋势。本文将为您详细介绍SMR的技术优势、经济性、安全性以及全球开发现况。

核电行业正在经历模式转变，从庞大、高成本的项目转向更紧凑、更经济的替代方案。为了应对全球气候危机和减少对化石燃料依赖的迫切需要，核能和可再生能源作为关键要素重新受到关注。

处于这一转变最前沿的是小型模块化反应堆（SMR），这是一项创新技术，与传统核电站相比，它可以提供更便宜的发电成本。这些创新型反应堆旨在解决长期困扰大型核设施的顽疾，有可能解决该行业最持久的一些障碍。

SMR 的发电量通常不超过 300 兆瓦，有些设计发电量仅为 20 兆瓦——足以为大型工厂或居民区供电。这种可扩展性是 SMR 的主要优势之一。

“例如，如果你需要 1200MW 的电力，你不需要购买一个 1200MW 的大型电力反应堆，这需要高昂的资本成本。你可以先购买 300MW，如果需要，再购买 300MW。然后你继续增加，直到达到所需的功率。这就是我们所说的倍数经济，而不是规模经济，”专家说。

其次，他们利用工厂制造的模块：反应堆组件在场外制造并在现场组装，从而潜在地减少了施工时间和成本。模块化设计和建造并不是什么新鲜事，但其在核电站的应用代表着该行业的重大转变。

Last Energy首席执行官 Bret Kugelmass强调了导致重新考虑核电站设计的经济挑战：“在某个时候，你会达到一个门槛，由于这些巨型项目的建设复杂性，它们都开始大幅超标价格、超出预算、超出时间。你开始一个项目时以为它会花费 50 亿美元，但突然间它就变成了 150 亿美元，”他解释说。

成本和时间安排的不可预测性使得大型核电项目越来越难以证明其合理性。SMR 旨在通过采用新技术和设计理念来解决这些问题，包括被动安全系统、自主和数字控制以及降低固定成本的简化设计。

据估计，全球有超过 60 家公司正在开发 SMR。其中既有劳斯莱斯和西屋等老牌企业，也有美国 Last Energy 等创新型初创公司。

满足不同能源需求的定制解决方案

Last Energy 正在开发容量为 20MW 的微型发电反应堆。Kugelmass 解释了他们的设计原理：“我们选择 20MW 实际上是对几个不同参数的优化。我们希望让所有东西都可在公路上运输，并可在钢制滑轨上制造，几乎就像乐高积木一样建造增量，”他说。

20MW 的规模完全符合工业和市政电力需求，例如数据中心、纸浆和造纸厂以及约 20,000 户的标准城市。该设计还可通过组合多个单元扩展到更大的城市。

虽然目前还没有商业 SMR 投入运行，但俄罗斯的 Akademik Lomonosov是最接近的同类产品。这座浮动核电和供热厂停泊在北极的佩韦克港口，为一个拥有 4,000 人的城镇提供电力和热能，有能力为 100,000 人口提供能源。

Last Energy 的目标是在 2026 年或 2027 年之前让其第一座功能齐全的核燃料反应堆投入运营。其他制造商也在按照类似的时间表开展工作，以应对气候变化的紧迫性。

安全和废物管理

核电的安全记录令人印象深刻，在约 20,000 个反应堆运行年限中仅发生过三起严重事故。现代 SMR 设计采用了先进的安全功能，包括固有安全燃料设计（例如 TRISO 燃料）、被动安全系统和简化操作，从而降低了人为失误的风险。

专家表示，核能的可靠性：“我们本质上是在冒着一切风险，破坏地球和所有人类的生存，破坏其他生物的生存，而不是采用相当可靠的技术。我们有经验。它并不完全是新事物。”

虽然小型核反应堆使用的核燃料比传统反应堆少，但废物管理仍然是一个关键考虑因素。专家表示，小型核反应堆产生的少量废物会随着时间的推移而衰减，有可能从中提取有价值的材料，甚至是可重复使用的核燃料。

库格玛斯将废物问题重新定义为一个机遇：“你所做的就是炼金术，将许多不同的正常、稳定的元素转化为不稳定的同位素。”他认为，这些材料，包括烟雾探测器等安全装置，可以重新用于工业应用。