全球主要核工業(yè)國家目前將模塊化小堆技術(shù)視為未來核工業(yè)發(fā)展的一個重要技術(shù)制高點，大力支持本國企業(yè)開展相關(guān)技術(shù)研發(fā)，迄今已推出80多種小堆設(shè)計。

美國積極推動小堆在民用和國防領(lǐng)域的應(yīng)用，準備完成5種小堆的首堆建設(shè)。俄羅斯已建成全球首座小堆電廠，啟動小型鉛冷快堆首堆建設(shè)，正在穩(wěn)步推進另外3座小堆核電廠建設(shè)。加拿大、法國和英國計劃在2030年前建成首堆。我國目前也正大力推進小堆技術(shù)發(fā)展，石島灣高溫氣冷堆示范工程雙堆已實現(xiàn)滿功率運行，“玲龍一號”首堆已開工建設(shè)。

美國已推出超20種小堆設(shè)計

1. 美國

美國已推出超過20種小堆設(shè)計，包括輕水堆、高溫氣冷堆、鈉冷快堆、熔鹽堆、熱管堆等多種堆型。

紐斯凱爾電力公司的5萬千瓦版小型壓水堆設(shè)計已通過美國核管會的設(shè)計認證，獲得設(shè)計合格證。該公司已在5萬千瓦版基礎(chǔ)上推出7.7萬千瓦版，于2023年初向核管會提交設(shè)計認證申請，并計劃于2029年建成首堆。

美國能源部宣布在“先進反應(yīng)堆示范計劃”下為10種小堆研發(fā)提供資助，其中X能源公司Xe-100(8萬千瓦高溫氣冷堆)和泰拉能源公司Natrium(34.5萬千瓦鈉冷快堆)已明確首堆廠址，并將在2028年底前建成。

在國防領(lǐng)域，美國國防部計劃建設(shè)兩座微堆：2024年在愛達荷國家實驗室建成一座移動式微堆，2027年在艾爾森空軍基地建成一座固定式微堆。

美國NuScale 小堆概念圖

2. 俄羅斯

俄羅斯國家原子能集團公司已推出約20種小堆設(shè)計，包括壓水堆、高溫氣冷堆和快堆。

由兩座3.5萬千瓦小型壓水堆KLT-40S組成的俄首座浮動式核電站已于2020年投運。30萬千瓦小型鉛冷快堆BREST-OD-300首堆2021年啟動建設(shè)，擬于2026年建成。俄原子能集團還在為滿足遠東地區(qū)能源需求穩(wěn)步推進另外3座小堆核電站建設(shè)，包括兩座陸基核電站和一座浮動式核電站。兩座陸基核電站分別使用5.5萬千瓦小型壓水堆RITM-200N和1萬千瓦小型壓水堆Shelf-M，分別于2028年和2030年并網(wǎng)發(fā)電。浮動式核電站將使用另一種5.5萬千瓦小型壓水堆RITM-200M，擬于2027年建成投運。

俄羅斯“羅蒙諾索夫院士”號浮動反應(yīng)堆

3. 其他國家

加拿大已啟動兩個小堆建設(shè)項目。加拿大國家核實驗室2019年啟動在喬克河建設(shè)5000千瓦高溫氣冷堆MMR的環(huán)評工作，計劃2026年建成。安大略電力公司計劃使用通用電氣—日立核能公司30萬千瓦小型沸水堆BWRX-300在達靈頓建設(shè)一座電廠，2022年向加拿大核安全委員會提交建設(shè)許可證申請，并啟動廠址準備工作，目標是2028年建成首堆。

法國和英國準備在2030年前建成首堆。法國原子能與替代能源委員會、法國電力公司、法國海軍集團公司和原子能技術(shù)公司正在合作打造17萬千瓦小型壓水堆NUWARD，該堆目前處于概念設(shè)計階段。法國總統(tǒng)馬克龍在2021年宣布的“法國2030”投資計劃中明確指出，將向核能領(lǐng)域投資10億美元，目標包括2030年建成NUWARD首堆。英國羅爾斯·羅伊斯公司計劃2030年前完成47萬千瓦小型壓水堆首堆建設(shè)，目標是2035年建成首批10座。英國核監(jiān)管機構(gòu)已啟動對羅羅小堆的通用設(shè)計審查(GDA)程序。羅羅公司2022年11月宣布，已選定4個用于建設(shè)小堆的候選廠址。

阿根廷和韓國小堆研發(fā)起步較早。阿根廷2014年正式啟動首座小型壓水堆CAREM-25建設(shè)，但其建設(shè)多次陷入停滯。根據(jù)阿根廷國家原子能委員會與阿根廷國家核電公司2021年簽署的合同，該堆將于2024年建成投運。韓國原子能研究所曾大力開展10萬千瓦小型壓水堆SMART研究，于2012年獲得本國監(jiān)管機構(gòu)頒發(fā)的設(shè)計合格證。由于文在寅政府執(zhí)行棄核政策，SMART首堆建設(shè)被無限期推遲。2022年5月上任的尹錫悅政府致力于取消棄核政策，重啟核電發(fā)展，并推進小堆技術(shù)發(fā)展。

小堆商業(yè)化仍然面臨挑戰(zhàn)

2022年7月，海南昌江“玲龍一號”小堆上部筒體順利吊裝

小堆擁有三方面的主要優(yōu)勢。一是由于具有小堆芯、使用非能動安全機制以及設(shè)計集成等特點，小堆在設(shè)計簡化方面擁有很大優(yōu)勢。設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)量減少能夠直接降低造價，并有助于降低項目返工風(fēng)險和延期風(fēng)險。二是采用模塊化和工廠制造方法，能夠簡化核電廠現(xiàn)場建設(shè)工作，縮短建設(shè)周期，并有利于提高設(shè)備制造過程的生產(chǎn)效率、加強質(zhì)量控制、降低建設(shè)風(fēng)險、引進新制造技術(shù)。三是小堆初始投資低、建設(shè)周期短，有利于降低投資風(fēng)險和融資費用。對于準備建設(shè)多座小堆的電廠，可隨著市場需求的增加而逐漸推進后續(xù)小堆的建設(shè)，有利于加強對投資風(fēng)險的管控。

小堆商業(yè)化面臨五方面挑戰(zhàn)。一是技術(shù)方面。小堆尤其是許多創(chuàng)新型小堆在技術(shù)方面尚存在許多不確定性，還需要開展大量研發(fā)和示范工作，各種優(yōu)勢能否轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟競爭力還有待實踐檢驗。二是監(jiān)管體系和法律框架方面。現(xiàn)行國際和國家核監(jiān)管和法律框架主要基于大型壓水堆技術(shù)，需要進行必要的修訂，以適用于小堆。三是經(jīng)濟性方面。小堆的經(jīng)濟性優(yōu)勢必須通過批量建設(shè)才能實現(xiàn)。四是供應(yīng)鏈建設(shè)方面。小堆的批量發(fā)展，需要獲得設(shè)備制造能力、高豐度低濃鈾燃料及其他新型燃料制造能力的支撐。五是公眾支持方面。部分小堆開發(fā)商試圖取消場外應(yīng)急區(qū)，以便能在人口密集區(qū)進行建設(shè)，這將在獲得公眾支持方面面臨更大的挑戰(zhàn)。

小堆在三個方面擁有廣闊的市場前景。一是助力能源產(chǎn)業(yè)減排。在電力領(lǐng)域，小堆可以取代現(xiàn)有小型燃煤電廠和熱電聯(lián)供廠。在其他領(lǐng)域，小堆可為區(qū)域供暖、制氫、海水淡化等設(shè)施提供能源，還可滿足石化、冶煉等高耗能產(chǎn)業(yè)以及海洋、海島開發(fā)的能源需求。二是與間歇性可再生能源形成互補。小堆是一種基荷能源，并適于采用負荷跟蹤方式運行，能夠彌補風(fēng)能、太陽能等可再生能源不能連續(xù)生產(chǎn)的先天不足。三是拓展核能使用地區(qū)。現(xiàn)有核電廠主要為擁有大型電網(wǎng)的地區(qū)供電。小堆則可以在沒有電網(wǎng)連接的或者僅有小型電網(wǎng)的偏遠地區(qū)部署，從而使更多地區(qū)能夠利用核能這一低碳能源。經(jīng)合組織核能機構(gòu)在2021年的一份報告中預(yù)計，到2035年全球可能建成2100萬千瓦小堆裝機容量。

相關(guān)建議

小堆是全球核能重要發(fā)展方向之一。美俄等核工業(yè)國家均積極為技術(shù)開發(fā)商提供政策支持和資金投入，助推小堆商業(yè)化，一批小堆將在2030年前建成。我國應(yīng)在大力推進首堆建設(shè)并持續(xù)進行技術(shù)優(yōu)化改進的同時，從三方面為未來的推廣應(yīng)用做好準備：一是在首堆建設(shè)項目取得成功的基礎(chǔ)上，積極加強公眾宣傳與溝通，促進小堆獲得公眾的認可和接受;二是識別和消除小堆發(fā)展面臨的政策性制約原因，包括不斷制定和完善適用于小堆技術(shù)特點的法規(guī)標準;三是著力建設(shè)自主安全、多元可控的供應(yīng)鏈，為小堆的大規(guī)模應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。