核能是目前人类开发的最有效的能源，而且是清洁能源，不会产生温室气体。与此同时，核能也让很多人担心和害怕，不论是1986年的前苏联切尔诺贝利核事故，还是2011年的日本福岛核电站事故，都让人感到惶恐不安。

但是，我们不能因此就否定核电站的作用，它依然是解决今天全球气候危机的重要工具。除了现在众所周知的核电站之外，世界各国还竞相研究一种特殊的核电站——小型模块化核反应堆。

小型模块化反应堆（通常简称小堆，SMR）目前被普遍认为是一项革命性的核能技术，但小并不是小堆的全部特点，也就是说有望成为潜在游戏规则改变者的小堆不仅仅是其功率或者尺寸小，而是小堆的设计充分利用其较小的功率和尺寸带来变革性的安全特性、交付模式和商业案例。简单小结即，对于小堆来说，“小”很重要，但小不是唯一特征，而是要在小的基础上做文章（提升安全性、降低财务风险、减小应急计划区等），从而实现其竞争力。

根据国际原子能机构（IAEA）的定义，电功率小于30万千瓦的反应堆就叫做小型模块化核反应堆（SMR），简称小型反应堆。这个概念很早就出现了，并且上世纪就有规模比较小的核反应堆了，但我们提到的小型反应堆，指的是利用新的技术和建造方法来实现的新型反应堆。

专家介绍，如果有一座40万千瓦的小型反应堆，那就可以为2000万平方米或者说20万户三居室的居民进行供暖，解决许多城市因为燃煤供暖导致污染等问题。

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小型模块化反应堆的特点和类型

小堆现在通常被定义为输出功率在10 MWe和300 MWe之间的核反应堆。通过更高程度的模块化、标准化和工厂化建造相结合，以最大限度地提高系列经济性（或“系列化效应”）。不同的模块可以运输到现场并进行组装，从而节省现场施工时间，降低不确定性。

正在开发的多种SMR设计采用了不同的冷却剂和燃料形式，具有不同的技术成熟度（TRL）和认证成熟度（LRL），SMR设计一般可分为下述五类：

单机组轻水堆SMR：使用成熟的轻水堆技术和燃料，独立配置，以提供可替代小型化石燃料机组或作为分布式发电部署的独立机组。

多模块轻水堆SMR：同样使用轻水堆技术，可以作为中等规模基荷容量的替代或在分布式发电框架中运行，具体取决于发电量。

移动/可运输SMR：目前采用轻水堆技术，易于从一个位置移动到另一个位置，浮动反应堆属于此类。

四代堆（Gen IV）SMR：采用用先进、非轻水堆技术，包括过去第四代反应堆国际论坛（GIF）研究的许多设计。

微型模块化反应堆（微堆，MMR）：容量小于10 MWe的设计，通常能够半自动运行，相比较大的SMR具有更好的运输能力。这类技术通常不基于轻水堆，而是应用了更广泛的技术，包括Gen IV。MMR主要用于偏远地区的脱网运行，在这些地区，它们将与其他形式电源竞争。

基于轻水堆的SMR设计是最成熟的，具有最高的TRL和LRL，并且可能最早用于商业部署。部分设计正在建设中（如阿根廷的CAREM、中国的玲珑一号ACP100）或已投运（如俄罗斯的KLT-40S）。其他设计正在取得重大认证进展，并可能在2030年建成原型堆。这些技术是全球运行的第二代和第三代反应堆的小幅进化版本，能够从数十年的运行和监管经验中获益。对于加压重水反应堆（PHWR）技术，也可以得出类似的结论。

与轻水堆相比，四代堆技术使用了不同的冷却剂（如液态金属、熔融盐或气体）和不同的系统配置。尽管基于四代堆的设计不能达到轻水堆的运行和监管经验水平，而且在某些领域仍需要进行更多的研究，但这些设计还是得益于过去大量的研究和开发历史，开发商和监管机构可以借鉴。最成熟的四代堆设计是金属冷却和气体冷却反应堆，其中一些装置目前正在运行或建设中。由于出口温度较高以及采用先进核燃料循环，这些设计还具备用于非电力应用的潜力。

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小型模块化反应堆的优势

说到底，小型核反应堆的优势就在于“小”这个字，不过它的具体优势远超过普通人的想象。

首先，关于核反应堆，大家最担心的就是安全问题。小型反应堆放射源项小、体积小，而且采用一体化建造，即使出现事故也不会迅速释放放射性物质。小型反应堆在堆芯冷却方面采用的是被动机制，这也可以避免类似于福岛的核事故发生。

其次，小型反应堆不需要超大锻造件，可以在生产之后在建造现场进行组装。

第三，小型反应堆可以降低成本，现场也不需要太多专业化人才，这对于一些缺乏人才的国家和地区来说非常重要。

第四，小型反应堆可以用在偏远地区，比如很多海中的小岛长期面临电力和淡水匮乏的困境，这些小岛又不方便建造大型发电站，所以小型反应堆就可以解决这个问题。还有许多海上油田，也受到电能来源的制约，小型反应堆是其中一个解决方案，它甚至可以浮动在海面上，因此更加灵活。

第五，如果小型反应堆能够大量生产，那么未来甚至可以出口到其他国家，帮助其他国家发展的同时带动我国的经济发展。

正是因为看到了小型反应堆的这小好处，许多国家很早以前就开始从事相关研发了。比如日本和韩国，从20世纪90年代就积极开展针对发展中国家需求的小型反应堆研究。

包括美国，也一直在进行着这方面的研究，比如当初的奥巴马政府，就一直大力支持小型反应堆。当时有人估计，到2030年的时候，美国市场对小型反应堆的需求量将超过500座！相比之下，国际原子能机构的估算相对保守一些，但根据他们的估计，在2030年的时候，全世界也将建造40~100座小型反应堆。

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机遇与风险同在

受俄乌冲突影响，全球正争先恐后寻找俄罗斯能源的替代品，人们将注意力再次集中到更小且更容易建造的核电站上。支持者表示，同从前的旧式巨型电站相比，这些核电站更便宜且更有效。

总部位于英国的Rolls-Royce SMR公司表示，同标准工厂相比，该公司的小型模块化反应堆（简称SMR）运行成本更低，运行速度更快，能够为许多国家提供能源安全保障。法国已经采取了核能发电的方式；此外，由于俄罗斯切断了天然气供应，德国的两座核电站“延迟退休”，或将重启以备使用。而德国另外一座将按计划在今年年底关闭。

该公司及其对手公司已与从英国到波兰的多个国家签署协议并开始建设核电站，但这些核电站距离投入运营还有多年时间，无法解决目前冲击欧洲的能源危机。此外，核能也会带来一系列风险，包括如何处理高放射性核废料，并防止该技术落入流氓国家或邪恶组织之手，进而实施不利核武器计划。

欧洲最大的核电站位于乌克兰的扎波罗热（Zaporizhzhia）。在该核电站周围发生炮击事件后，这些风险进一步加剧，引发了人们对潜在核灾难的担忧。

然而，该公司发言人丹·古尔德（Dan Gould）表示，“随着各国对天然气进口和俄罗斯能源的依赖程度加深，人们逐渐将注意力集中到能源安全上。”

他表示，SMR的零部件由工厂制造，并由拖拉机将其运到现场组装，这使该项技术成本降低，对买家颇具吸引力。“这就像搭乐高积木。小规模建设可以降低风险且让项目更具投资价值。”

其中一部分小型反应堆是压水反应堆（Pressurized Water Reactors），以轻水作为冷却剂；而其他反应堆多以钠、铅、气体或盐作为冷却剂。小型反应堆在规模、建造难度和价格方面均具有显著优势，其规模大约只有标准反应堆的十分之一。

Rolls-Royce SMR预估造价在22亿到28亿英镑（25-32亿美元），预计建造时间为5年半。根据国际原子能机构（International Atomic Energy Agency）的数据，这比2016年至2021年建造一座标准核电站的时间还要快两年。据估计，建造一个1100兆瓦的核电站所需成本在60亿至90亿美元之间。

古尔德还表明，该公司计划于5年半内在英国建立首批小型反应堆核电站。

无独有偶。去年，总部位于俄勒冈州的NuScale Power与两家波兰公司（铜银生产商KGHM公司和能源生产商UNIMOT）签署协议并探讨了在重工业区建设小型反应堆的可行性。波兰方希望放弃污染严重的燃煤发电，转向使用核能发电。

Rolls-Royce SMR上个月表示，该公司也与荷兰开发公司ULC-Energy签署了一项协议，计划在荷兰进行小型反应堆建设。

土耳其也在开展小型反应堆建设。俄罗斯正在土耳其南部海岸建造阿库尤核电站（Akkuyu Nuclear Power Plant）。有环保人士表示，该地区地震频发，可能成为恐怖分子的目标。

核能技术因小型反应堆（SMR）得以重新利用，但该方式尚未得到验证，因而遭到环保人士的反对。他们认为，小型反应堆数量激增将加剧处理高放射性核废料的风险。

土耳其绿党发言人科雷·多根·乌尔巴利（Koray Dogan Urbarli）表示，“不幸的是，土耳其政府软弱无能，导致许多企业将其当做核反应堆的‘试验台’。俄罗斯正在放弃某个地区至少100年的主权来建设核电站。由于政府无能、游说施压，土耳其很容易成为小型反应堆建设的目标所在地”。科雷还补充道，绿党对于“前景不明朗的”技术避而不谈。

古尔德表示，在核电站长达60年的使用寿命中，Rolls-Royce SMR所产生的核废料总量相当于“一个堆高一米的网球场”。最初，这些核废料储存在英国工厂，最终转移到英国政府选择的长期废料处理地。

英属哥伦比亚大学公共政策和全球事务教授拉马纳（M.V. Ramana）引用研究表明，尽管当局认为核废料储存地点安全可靠，但当前还“没有明确的办法”可以确保其在未来不会泄露。

拉马纳专门从事国际安全和核能研究，他表示，废料持续产生的热量可能会对储存它的岩层造成影响并导致渗水，而未来的采矿活动可能会破坏核废料场的完整性。

怀疑论者还提出，在政治动荡地区出口核反应堆技术可能存在风险。古尔德表示，Rolls-Royce “完全符合”英国和国际要求，即“仅向和平使用核能发电的必要国际条约签署地区”出口其小型核反应堆技术。

然而，拉马纳还表示，这并不能保证各国都会遵守规则。“任何国家，一旦获得核反应堆，都会去自主提高其制造核武器的能力。”他补充道，每个小型核反应堆（SMR）每年可以生产“大约10枚炸 弹的钚”。

拉马纳表示，尽管乏燃料要经过化学后处理（Chemical Reprocessing）才能产生用于核武器的钚，但这种后处理技术广为人知，因而各国并不需要非常复杂的后处理工厂。

文章来源： 能源区块链与双碳战略研究，小堆观察，姿势分子knowledge