能源，作为经济运转的基础，一直是决定人类社会形态的底层要素。人类大规模利用化石能源也不过是几百年的时间，而且随着对资源消耗和环境问题的重视，化石能源的比例逐渐让位于风、光等可再生能源。

但还有一种能源，在上世纪异军突起，是诸多工业国对未来能源的终极想象，它就是核能，在安全的前提下，其高效、清洁是有目共睹的，集众多优点于一身。

然而，过去几十年里，一些严重的核电站事故（如切尔诺贝利、福岛）极大加剧了民众对核能安全的担忧。对应的解决办法有很多，其中一种少有人知的就是——核电站小型化。

如果我们建造更小规模的核电站，是否就能大幅降低风险？

一、核电站发电原理

核电站的基本原理是利用核能释放的热量产生蒸汽，驱动蒸汽轮机发电。核能主要来源于原子核的裂变和聚变过程。以下将分别介绍裂变和聚变这两种核能发电方式。

1.1 核裂变

核裂变是指一个重原子核吸收中子后，分裂成两个或更多个较轻的原子核，同时释放出大量的能量。这种能量主要以动能、γ射线和快中子的形式表现。核裂变最常见的燃料是铀-235和钚-239。

在核电站中，裂变反应通过控制棒和温度调节来控制。当一次裂变反应产生的中子数量足以维持连锁反应时，裂变反应就可以持续进行。核反应堆不断释放的热量被用来加热水产生蒸汽，然后蒸汽驱动蒸汽轮机发电。

1.2 核聚变

核聚变是指两个或多个轻原子核合并成一个重原子核，并释放出大量的能量。聚变反应的能量来源于太阳和恒星，其最常见的燃料是氘和氚。聚变反应需要极高的温度和压力才能发生，因此要实现聚变反应仍然面临很多挑战。目前，国际热核聚变实验堆（ITER）项目正在进行中，以实现核聚变能源的商业化应用。

二、"小核"能办大事

传统的大型核反应堆一直受到成本上涨和施工周期长而延误的困扰，还有选址困难以及需要相对频繁的1到2年换料周期。

作为新技术的核电小型化，使核电站小型化和模块化。小型模块化反应堆 (SMR)具有一系列优点：占地面积较小，使得选址灵活。SMR 可以安装在不适合大型核电站的位置。SMR 的小型机组可以预先制造，然后在运输到现场安装，这使得它们比大型动力反应堆更便宜。

大型动力反应堆通常是为特定地点定制设计的，有时会导致施工延误。SMR 可节省成本和建设时间，并且可以逐步部署以满足不断增长的能源需求。

SMR 可以安装到现有电网或远程离网的地方，作为其较小的电力输出的功能，为工业和人口提供低碳电力。比它更小的反应器是 SMR 的一个子集，也可以产生通常高达 10 MW(e) 的电力。与其他 SMR 相比，微反应器的占地面积更小，将更适合无法获得清洁、可靠和负担得起的能源的地区。

与现有反应堆相比，新型反应堆 SMR 设计通常更简单，更安全。SMR 降低了燃料需求。与传统发电厂1到2年换料周期相比， SMR 的发电厂换料周期可以高达 10年一次。一些 SMR 特别设计可在不加料的情况下运行长达 30 年。

现有的大型核电站规能够为整个城市产生足够的电力。它们提供大量的零碳能源，但需要每18个月左右进行一次中断性维护。现有的核电站不能快速打开或关闭，还有长期储存乏燃料和废物的问题，以及概率很低潜在后果。但如果发生灾难后果严重。

新型反应堆 SMR具有许多优点：

尺寸和成本：SMR的尺寸可以是传统核反应堆的十分之一。这可以使它们在工厂制造，运到工厂现场，然后组装并快速连接到电网。这可以缩短施工时间并降低施工成本。

安全：中小型模块堆通常采用与传统核反应堆不同的设计。许多都有被动安全机制，即使设施断电，也使用热力学来关闭电源并关闭反应堆。

灵活性：多个 SMR 设计可以在几分钟或几小时内打开和关闭。这可以使它们能够补充具有高可再生能源渗透率的未来电网。

例如，来自亚洲的Heatnuc团队一直致力于第三代和第四代模块化核电站（SMR）技术的研发，重点推广成熟度较高的第三代水冷堆，短期内被动安全性和本质安全性良好。以及中长期部署钠冷快堆和乏燃料回收再利用技术。不久前，HEATNUC获得了久德投资种子轮投资投后公司估值为5000万美元，这笔投资将有助于HEATNUC加速其国际化团队建设的步伐。

据悉，全球从事模块化核电领域的初创企业还不超过十家，而HEATNUC也成为目前初创企业中唯一一个亚洲团队。同时美国NuScale公司的NuScale Power Module，俄罗斯的RITM-200反应堆和中国的ACP100等，都已经进入了实际应用或者试验阶段。同时，OpenAI 首席执行官Sam Altman孵化的核裂变初创公司Oklo Inc计划在纽交所上市。

三、应用推广的困难与现实问题

尽管小型核电站在理论上具有诸多优势，但在实际应用中仍面临一系列困难和挑战：

1、技术成熟度：虽然很多国家都开展了SMR研发，但大部分产品仍处于实验阶段；法规和标准缺失；设计软件的适用性有待验证，实现大规模应用测试还需要较长时间。

2、经济性：目前SMR的研究、设计和生产成本较高，尤其是第一堆（FOAK）单位功率单元的建设成本，这使得其比大型核电站和其他可再生能源更具成本竞争力项目处于劣势。

3、政策支持：由于核能安全问题仍然牵动公众神经，许多国家对核能政策持谨慎态度，这给SMR的研发带来了一定的制约。

4、核废料处理：SMR虽然规模较小，但其核废料处理问题仍然存在。如何妥善处置这些废物，确保环境安全是亟待解决的问题。

5、公众接受程度：虽然SMR的安全性较高，但在福岛、切尔诺贝利等重大核事故的影响下，公众对核能项目的担忧和抵制依然存在，这对SMR的推广影响很大。该应用程序造成了一定程度的障碍。

四、影响SMR商用实施的重要因素

1.设计建造取证

许可建造许可程序对任何SMR进入市场至关重要，但目前获得许可在运的SMR仅有局限于中国或俄罗斯。世界各国的核安全监管机构一直在努力为监管新型SMR做好准备。同行们正在努力开发许可的新方法和途径——例如，在某些情况下，通过国际合作，联合开展审查SMR设计。

在设计、建造、运行不同阶段，许可证也有不同类别，包括预许可证、设计审批、建造许可、运行许可证的颁发。

2.融资渠道

确保融资渠道对于任何SMR技术进入市场都非常重要。然而，由于信息可能被认为具有商业敏感性，因此难以实现透明。不同的SMR项目也可能需要不同水平的融资。不同的商业模式是可能的，不同的SMR设计者将追求不同的战略。公共和私募融资相结合有许多成功的途径，包括一系列私人融资方法，例如通过债务、股权或债券，或通过公开交易。

3.供应链

相比于大型核电站，由于SMR设计种类更多、应用场景更广，使得其系统、设备更加多样化。一方面，由于设备尺寸大大降低，市场上可供选择的潜在供应商会增加；另一方面，由于新增供应商的质保体系尚未纳入核级相关要求，其认证周期较长，尤其对于长周期、核级质保要求高的设备系统，在SMR进入大批量建设之前，会带来供应周期延长、合格供应商短缺的挑战。

此外，SMR由于运行工况参数、冷却工质等五花八门，其核燃料的供应，相比大型核电站也将带来较大的挑战。相比于其它小堆，水冷型SMR对传统核燃料的适应性改进的要求最低，研发和生产周期也大大减少。

4.利益相关方的接受度

由于SMR的投运可能存在放射性外泄对当地乃至临近地区的潜在风险（虽然这种风险极低），因而取得当地公众、政府及其它利益相关方的认可对项目的顺利推进至关重要。投资方及供应商应加强对当地公众的核能科普、基础设施建设、及工作机会提供、能源价格优惠等一系列措施来获得各方的支持。

总之，SMR核电站理论上具有一定的优势，有可能降低核能项目的风险。然而，目前SMR仍面临诸多困难和挑战，需要在技术研发、政策支持、经济性和公众接受度等方面取得突破。在未来的能源体系中，受全球能源碳中和和碳税政策的影响，作为零碳基荷稳定能源选项的各类小型先进模块化核电站或许能成为一种有前景的替代方案，但仍需经过长期努力和探索，我们共同拭目以待。

文章来源： ​嘿嘿能源heypower，地球知识局，黄文心