歐洲核能轉(zhuǎn)向SMR的啟示

亨頓·安德魯斯·庫爾斯(Hunton Andrews Kurth)律師事務(wù)所核業(yè)務(wù)主管喬治·博羅瓦斯(George Borovas)2022年11月底在《國際核工程》上發(fā)文說，氣候與核保障危機促使對核能重新進(jìn)行評估，普遍把小型模塊式反應(yīng)堆(SMR)看作解決這兩個問題的途徑[1]。

英國威爾士的特勞斯瓦尼茲(Trawsfynydd)核電站，Cwmni Egino公司擬在此建新的小型模塊式反應(yīng)堆。

雖然核能的加速使用已經(jīng)“指日可待”多年，但今天所看到的核能在歐洲國家意識中處于前列，已是幾十年前的事了。不難看出，為什么在氣候危機之后，依賴化石燃料越來越站不住腳。此外，目前的能源危機非常清楚地表明，投資長期可靠能源的優(yōu)勢。

加快平衡創(chuàng)新

誠然，許多國家政府投資核能的愿望，正在使人們開始討論資助、建設(shè)和安全管理核能設(shè)施的可行性，而小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)正在成為可行與及時的選擇。最近宣布投資SMR的國家是英國。2022年10月，英國核退役管理局和Cwmni Egino公司簽署諒解備忘錄，支持北威爾士新SMR項目開發(fā)，這是廣泛加快投資的跡象。

英國的事態(tài)發(fā)展進(jìn)一步煽起關(guān)于SMR可行性的、本已激烈的爭論。某些人仍然認(rèn)為這是一個遙遠(yuǎn)的概念，而另一些人包括我本人，則將其視為前進(jìn)的重要標(biāo)志。在我看來，我們正在進(jìn)入以SMR為前沿的核“網(wǎng)絡(luò)”(dot.com)時代。在尋找可靠能源時，無論業(yè)內(nèi)抑或公眾，對其發(fā)展極其興奮。

然而，即便對SMR充滿希望的人們，也會有一些擔(dān)憂，主要與廣泛推進(jìn)這種技術(shù)的速度有關(guān)。盡管能源部門對于新技術(shù)創(chuàng)新和開發(fā)的刺激因素正在產(chǎn)生效益，但在近期內(nèi)，需要把重點轉(zhuǎn)向安全部署。為了盡快實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要重復(fù)且可靠的“翻版”，意味著使用同一標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，建造一個“堆群”。標(biāo)準(zhǔn)化模式一旦實現(xiàn)，快速部署將變得更加簡單。

沒有必要在市場內(nèi)部和市場之間做無謂的工作，就是專注高效和標(biāo)準(zhǔn)化的部署。

法國是很好的例子

在保持強勁和創(chuàng)新與提供穩(wěn)定進(jìn)展之間找到正確的平衡似乎很困難，但完全有可能。在這方面，最著名的例子也許是上世紀(jì)整個80年代法國核能的部署方案。這一規(guī)劃，至今仍是廣泛部署成功的“燈塔”，因為目前法國約70%的電力來自核能。這個“占比”至今仍是世界最高的。法國也是世界上最大的電力凈出口國，英國則是其重要客戶。

法國并非總有多余的能源可供出口。上世紀(jì)70年代，在核復(fù)興之前，法國的電力主要依靠進(jìn)口。隨之而來的風(fēng)險在1973年石油危機期間表現(xiàn)得非常明顯，當(dāng)時歐佩克(OPEC)國家切斷了石油供應(yīng)，導(dǎo)致法國發(fā)生巨變，能源政策的重點從依賴國外市場轉(zhuǎn)向國家獨立。這條道路短期內(nèi)代價高昂，但最終回報“無可爭議”。

至關(guān)重要的是，法國的核電項目從一開始就被視為國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，私營部門發(fā)揮了重大卻具輔助性的作用。這種格局創(chuàng)造了一種清晰感，并為籌資和部署標(biāo)準(zhǔn)化和長期穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)，而這才是英國和其他國家現(xiàn)階段的需求。法國政府一直利用這方面的領(lǐng)先地位，強調(diào)核能的優(yōu)勢。

全世界面臨能源不可持續(xù)和氣候危機，尋求解決方案的壓力越來越大，各國政府可以從法國的做法中找到靈感。通過標(biāo)準(zhǔn)化、長期投資和公眾宣傳，完全有可能構(gòu)建一個不使用化石燃料，而以核能為核心模塊，與可再生能源和水電共同構(gòu)成穩(wěn)定的“混合能源”。

SMR將是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵，不僅因為它們具有創(chuàng)新性，可相對更快地加以部署，而且更容易獲得融資。如果私營部門和政府部門都在未來幾年充分利用這一點，就能朝著更加穩(wěn)定和可持續(xù)的未來前進(jìn)。

見解與思考

歐洲核能發(fā)展長期意見紛爭，但地緣政治，特別是俄烏戰(zhàn)爭在促進(jìn)統(tǒng)一認(rèn)識，改變困局。發(fā)展道路走法國成功之路，幾乎沒有分歧;只是幾個有核電的國家對于是否續(xù)建第三代核能，還是有點猶豫。

同樣是先進(jìn)SMR或核能系統(tǒng)，堆型選擇是關(guān)鍵。全世界開發(fā)的先進(jìn)SMR和核能系統(tǒng)，堆型繁多，但公認(rèn)成熟、可批量建造的，目前也就是NuScale-60型PWR和BWRX-300型BWR;非水冷的先進(jìn)核能系統(tǒng)，多數(shù)還處于概念或示范堆設(shè)計階段，得出結(jié)論需要等到2025年后，甚至到本年代末期。

我國開發(fā)SMR和先進(jìn)核能系統(tǒng)走在世界前列[2]， 但發(fā)展機制與國際合作方面處于不利地位。項目選擇、技術(shù)基礎(chǔ)和條件準(zhǔn)備并不重要，可達(dá)的成本競爭力和安全性能是關(guān)鍵。如果技術(shù)設(shè)計的應(yīng)急規(guī)劃區(qū)邊界是電廠“圍欄”甚至是核島廠房的“外墻”，容易獲得社會公眾的認(rèn)可，也能得到國家核安全監(jiān)管部門的許可。照此，中科院上海應(yīng)用物理所的液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆(TMSR-LF)和固態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆(TMSR-SF)項目都是有前瞻性的選擇[3]。

中國TMSR核能綜合實驗基地示意圖

資料與注釋

[1] George Borovas, SMRs and the dot com era for nuclear, NEI, 29 November 2022

[2] IAEA, Advances in Small Modular Reactor Technology Developments, 2020 Edition, September 2020; http://aris.iaea.org

[3] 中國科學(xué)院院刊，未來先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)，中國核電信息網(wǎng)，2021-12-23