即使新能源发电量频创新高,但电力需求只会越来越大,在减碳目标下,各国不得不重启核电,特别是资金非常充裕的大型科技业,现在对核能解决方案的兴趣不断增长,其中最受瞩目的就是小型核电厂SMR。但专家认为,这是一项不成熟的新技术,各界对它期待过高。

小型模块化反应炉(SMR)定义是每台发电能力高达300 MW(e),大约是传统核电厂发电能力的三分之一,模块化设计是其优势,因为占地面积较小,这种核电厂可以安装在不适合大型核设施的位置。

据国际原子能机构(IAEA)称,全球目前正在开发80多种商业SMR设计,包括现有的轻水反应炉较小版本,例如美国、法国、日本和其他地方的轻水反应炉。还有更“先进”的设计,如钠冷快中子反应炉,如比尔盖茨创办的Terrapower,以及高温气体反应炉和熔盐反应器。

SMR实际案例少

目前,美国、中国、俄罗斯、英国、加拿大、阿根廷、韩国,甚至加纳都在建设或处于许可阶段。印度也宣布将通过公私合作伙伴关系支持建造多达50座小型核反应炉,加入SMR技术的全球竞赛。

韩国目标是到2035年推出第一座SMR,今年将开发和出口创新小型模块化反应器(I-SMR)的预算大幅增加九倍以上,从2023年的约70亿韩元增加到约650亿韩元。

目前全球只有三座SMR在运行,其中两座位于中国和俄罗斯,中国拥有唯一一个在陆地上运行的SMR,一座试验反应炉在日本投入运行。在美国,只有一家公司,由微软比尔盖茨创立的TerraPower已向核管理委员会(NRC)申请建造许可,但345兆瓦,从技术上讲,它甚至不是SMR。

SMR只是纸上谈兵

SMR被视为能源未来的一部分,但仍有很多核能专家不看好,美国核能管理委员会前主席在文章《奥本海默能源梦想的终结》中指出,通过SMR来帮助实现清洁能源转型的提议是异想天开,文章中指出,大多数这些设计都只是设计,SMR很少得到论证,而且没有一个可以商业化。

NuScale是美国唯一获得美国核管会“设计认证”的SMR设计公司,但去年底取消在犹他州的建造计划,原因是成本比预期高太多。科学家发现,许多非轻水SMR设计的成本可能会更高。麻省理工学院最近一项研究指出,小型反应炉的运行成本,将远高于大型轻水反应炉。

几十年时间才能验证

另一名核能专家也称,SMR有几个问题待克服,一个是成本,从生产一千瓦时电力的成本来看,SMR并不比大型反应炉更经济。从很多方面来看,SMR也不会比大型轻水反应器更安全或更可靠。SMR也很容易受到极端天气事件或其他灾难的影响,导致场外电力丧失并迫使关闭。

另一个问题是SMR需要一种称为高含量低浓缩铀(HALEU)的铀燃料,它比传统的轻水反应炉燃料含有更高浓度的同位素铀235,因此不代表它使用更少的铀。例如,TerraPower的Natrium反应炉需要比轻水反应炉多2.5至3倍的天然铀,才能产生千瓦时的电力。更更谈不上目前除了俄罗斯以外,没有任何公司可以生产HALEU。

SMR也无法解决放射性废弃物的问题,甚至预言,任何拥有SMR的社区,最后都会成为长期核废料处置场。此外,SMR比起大型轻水反应炉,会导致相对更多的废物量。美国国家科学院最近分析指出,先进反应炉并不能解决核废料问题,实际上可能会加剧这个问题。

任何新的反应炉设计需要数十年的运行经验,才能达到正在现行核电站的可靠性水准,但现在科学共识是,世界需要在这十年持续大幅削减碳污染,才能防止不可逆转的气候变迁。专家认为,现在围绕SMR的炒作有些言过其实,但市场总是热爱话题,什么时候商业化不是重点,至少投资者先大赚一笔。

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