由于小型模塊堆（SMR）擁有初始投資低，適于為電網(wǎng)不發(fā)達(dá)地區(qū)供電等一系列大型反應(yīng)堆不具備的特點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊，美國(guó)、俄羅斯等核工業(yè)國(guó)家均在大力推動(dòng)本國(guó)SMR技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）公布的信息，目前共有超過(guò)10個(gè)國(guó)家在開(kāi)展小堆研究，并已公布約50種SMR設(shè)計(jì)。因此，可以說(shuō)，全球正在開(kāi)展一場(chǎng)SMR研發(fā)競(jìng)賽，最早建成首堆、并能證明其經(jīng)濟(jì)性和安全性的技術(shù)開(kāi)發(fā)商將能在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中拔得頭籌。在美國(guó)政府的大力支持下，美國(guó)SMR技術(shù)開(kāi)發(fā)商正在積極參加這場(chǎng)競(jìng)賽，并于近期在SMR商業(yè)化應(yīng)用道路上取得兩項(xiàng)重大進(jìn)展。第一項(xiàng)是美國(guó)核管會(huì)（NRC）2016年12月31日收到首份SMR設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)。第二項(xiàng)是核管會(huì)2017年1月12日宣布正式接收一份早期廠(chǎng)址許可證申請(qǐng)（ESP），因此即將啟動(dòng)對(duì)首個(gè)SMR廠(chǎng)址的評(píng)審。

首份SMR設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)

美國(guó)核管會(huì)2016年12月31日收到首份SMR設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)，即紐斯凱爾電力公司（NuScale Power）SMR設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)。這是核管會(huì)迄今收到的首份SMR設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)。

核管會(huì)將在未來(lái)2個(gè)月開(kāi)展相關(guān)評(píng)估，以確定這份申請(qǐng)是否完整——是否需要紐斯凱爾提供其他信息。核管會(huì)已設(shè)定在40個(gè)月內(nèi)完成這份申請(qǐng)?jiān)u審的目標(biāo)。一旦完成評(píng)審，核管會(huì)將會(huì)發(fā)放有效期為15年的設(shè)計(jì)合格證，從而為使用這種設(shè)計(jì)在美國(guó)建設(shè)核電廠(chǎng)奠定基礎(chǔ)。

紐斯凱爾表示，只要獲得設(shè)計(jì)合格證，該公司SMR將能在制造、建設(shè)和運(yùn)行領(lǐng)域創(chuàng)造數(shù)以千計(jì)的工作崗位，幫助美國(guó)重新占據(jù)核技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)地位，并為核管會(huì)評(píng)審其他先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)鋪平道路。該公司保守估計(jì)，到2035年全球SMR裝機(jī)容量將達(dá)55～75 GWe——相當(dāng)于超過(guò)1000個(gè)紐斯凱爾發(fā)電模塊。紐斯凱爾SMR是一種50 MWe的一體化壓水堆設(shè)計(jì)。

根據(jù)目前的計(jì)劃，由12個(gè)模塊組成的首座紐斯凱爾SMR電廠(chǎng)將于2026年在愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（INL）建成投運(yùn)。該電廠(chǎng)的業(yè)主是猶他州聯(lián)合市政電力系統(tǒng)公司（UAMPS），運(yùn)營(yíng)商是西北能源公司（Energy Northwest）。

正式啟動(dòng)首個(gè)SMR廠(chǎng)址評(píng)審

核管會(huì)2017年1月12日在其官網(wǎng)上宣布，決定正式接收一份ESP申請(qǐng)。為在橡樹(shù)嶺附近的克林奇河（Clinch River）建設(shè)一座SMR電廠(chǎng)，田納西流域管理局（TVA）2016年5月提交這份申請(qǐng)，并在此后不斷向核管會(huì)提交補(bǔ)充信息。

正式接收這份申請(qǐng)，意味著核管會(huì)即將啟動(dòng)對(duì)首個(gè)SMR廠(chǎng)址的技術(shù)評(píng)審。ESP評(píng)審用于在不指定任何技術(shù)選項(xiàng)的前提下，從廠(chǎng)址安全、環(huán)境影響和應(yīng)急等角度確認(rèn)廠(chǎng)區(qū)是否適于建設(shè)核電廠(chǎng)。ESP有效期為10～20年，到期后可申請(qǐng)延長(zhǎng)10～20年。

在2016年5月的申請(qǐng)中，田管局表示準(zhǔn)備在橡樹(shù)嶺附近一個(gè)486公頃的廠(chǎng)址上建設(shè)總裝機(jī)容量為800 MWe的2個(gè)或更多的SMR模塊。這是核管會(huì)收到的首份與SMR相關(guān)的申請(qǐng)。

重視SMR發(fā)展的原因

根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的定義，小堆是裝機(jī)容量在300 MWe以下的反應(yīng)堆。美國(guó)能源部在IAEA小堆概念的基礎(chǔ)上加入了模塊化理念，提出了SMR概念，即采用模塊化設(shè)計(jì)方法，可以在工廠(chǎng)制造，并通過(guò)鐵路、船舶和公路運(yùn)輸至電力公司指定廠(chǎng)區(qū)的裝機(jī)容量小于300 MWe的反應(yīng)堆。

相對(duì)于目前得到廣泛使用的大型反應(yīng)堆，SMR具有初始投資小、建設(shè)周期短、多用途、安全性好等諸多優(yōu)勢(shì)，美國(guó)能源部近年來(lái)一直大力支持國(guó)內(nèi)技術(shù)開(kāi)發(fā)商推進(jìn)SMR商業(yè)化，并認(rèn)為SMR能夠幫助美國(guó)實(shí)現(xiàn)下述三個(gè)目標(biāo)。

首先，搶占國(guó)內(nèi)外SMR市場(chǎng)，促進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。由于裝機(jī)容量小，安全性好，對(duì)電網(wǎng)的要求不高，尤其適于為電網(wǎng)不太發(fā)達(dá)的發(fā)展中國(guó)家或發(fā)達(dá)國(guó)家偏遠(yuǎn)地區(qū)供電，并可用于供暖、海水淡化、工業(yè)制氫等許多其他用途，因此SMR拓展了核反應(yīng)堆應(yīng)用范圍，市場(chǎng)前景廣闊。經(jīng)合組織核能機(jī)構(gòu)（OECD/NEA）2016年10月的一份報(bào)告預(yù)計(jì)，SMR裝機(jī)容量到2035年將達(dá)21 GWe，占全球核電總裝機(jī)容量的約3%。UxC咨詢(xún)公司2013年預(yù)計(jì)，SMR裝機(jī)容量2040年在中值情景中將達(dá)到22 GWe；在低值情景中將為9 GWe。英國(guó)國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室（NNL）2014年公布的預(yù)測(cè)結(jié)果更高：2035年全球SMR市場(chǎng)規(guī)模達(dá)將65～85 GWe，前提是SMR相對(duì)于大堆具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，能源部認(rèn)為加速推進(jìn)SMR商業(yè)化，將有助于恢復(fù)美國(guó)在核反應(yīng)堆技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，使SMR技術(shù)能夠滿(mǎn)足美國(guó)的安全和不擴(kuò)散標(biāo)準(zhǔn)，幫助美國(guó)供應(yīng)商在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶占有利位置，從而在國(guó)內(nèi)創(chuàng)造高價(jià)值工作崗位，進(jìn)而促進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

第二，替換老舊燃煤電廠(chǎng)，幫助美國(guó)在降低碳排放的同時(shí)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)電力需求。根據(jù)美國(guó)環(huán)保署最新頒布的有關(guān)空氣污染的嚴(yán)格法規(guī)，美國(guó)必須關(guān)閉部分燃煤電廠(chǎng)。美國(guó)約60 GWe的燃煤電廠(chǎng)是在1975年之前建設(shè)的，這些電廠(chǎng)的裝機(jī)容量通常為50～300 MWe。SMR被視為這些燃煤電廠(chǎng)的潛在替代方案。美國(guó)前總統(tǒng)奧巴馬2015年3月簽署的一份行政命令《未來(lái)十年聯(lián)邦可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》，要求美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)到2025年必須將可再生能源和替代清潔能源在能源消耗量中所占份額提升至25%。該行政命令明確將SMR指定為有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的替代清潔能源技術(shù)，這在美國(guó)聯(lián)邦或州層級(jí)的文件中尚屬首次。

第三，幫助美國(guó)國(guó)防部應(yīng)對(duì)兩個(gè)重要挑戰(zhàn)。第一個(gè)挑戰(zhàn)是軍事基地對(duì)脆弱民用電網(wǎng)的依賴(lài)。美國(guó)軍事基地99%的電力供應(yīng)依賴(lài)民用電網(wǎng)，一旦民用電網(wǎng)因故障或人為破壞而在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能供電，這些軍事基地將喪失關(guān)鍵的情報(bào)、通信和后勤能力。第二個(gè)挑戰(zhàn)是保障美國(guó)前線(xiàn)作戰(zhàn)部隊(duì)能源需求。國(guó)防部將SMR（小型、模塊化且可運(yùn)輸）作為應(yīng)對(duì)上述兩個(gè)挑戰(zhàn)的重要候選方案，因此積極支持能源部推進(jìn)SMR商業(yè)化。

支持措施

為了幫助SMR開(kāi)發(fā)商盡早跨越在技術(shù)研發(fā)到商業(yè)化應(yīng)用之間的“死亡之谷”，美國(guó)能源部為SMR開(kāi)發(fā)商應(yīng)對(duì)各種商業(yè)化挑戰(zhàn)提供了全方位支持，包括技術(shù)研發(fā)支持、取證支持、廠(chǎng)址支持等。對(duì)于未來(lái)的首批SMR電廠(chǎng)，能源部還可能提供貸款擔(dān)保以及簽署購(gòu)電協(xié)議等其他支持。

美國(guó)能源部2011年首次啟動(dòng)了專(zhuān)門(mén)的SMR技術(shù)研發(fā)和部署支持計(jì)劃。對(duì)于還需要較長(zhǎng)時(shí)間才能夠啟動(dòng)商業(yè)部署的創(chuàng)新型SMR技術(shù)，能源部根據(jù)技術(shù)開(kāi)發(fā)商的要求，資助國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)和工業(yè)界開(kāi)展相關(guān)研究工作，其研究主要聚焦于四個(gè)方面：

• 開(kāi)發(fā)先進(jìn)SMR技術(shù)和特征的評(píng)估方法；

• 開(kāi)展材料、燃料和制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試工作；

• 解決核管會(huì)和工業(yè)界發(fā)現(xiàn)的重要監(jiān)管問(wèn)題；

• 開(kāi)發(fā)先進(jìn)儀控系統(tǒng)和人機(jī)交互接口。

對(duì)于基于成熟輕水堆技術(shù)、能夠在近期啟動(dòng)商業(yè)部署的SMR技術(shù)，能源部制定并執(zhí)行了SMR取證支持計(jì)劃。在該計(jì)劃下，能源部2012年和2013年各舉行了一次公開(kāi)招標(biāo)，并分別于2013年和2014年與兩輪招標(biāo)的獲勝者即巴布科克·威爾科克斯公司（B&W）和紐斯凱爾電力公司簽署合作協(xié)議。根據(jù)合作協(xié)議，能源部在未來(lái)五年內(nèi)將以費(fèi)用共擔(dān)的方式為這兩家公司提供總計(jì)4.52億美元資金，以幫助這兩家公司推進(jìn)SMR商業(yè)化，并主要聚焦于幫助這兩家公司早日獲得核管會(huì)頒發(fā)的SMR設(shè)計(jì)合格證。

為了幫助SMR開(kāi)發(fā)商早日建成首堆，能源部還向開(kāi)發(fā)商提供了廠(chǎng)址，并幫助開(kāi)展廠(chǎng)址表征工作。核管會(huì)收到的首份SMR相關(guān)申請(qǐng)是田管局2016年5月提交的ESP申請(qǐng)。該申請(qǐng)?zhí)峒暗膹S(chǎng)址位于能源部下屬的橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）。首座紐斯凱爾SMR電廠(chǎng)也將在能源部下屬的另一家實(shí)驗(yàn)室——愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。除了提供廠(chǎng)址，能源部還與相關(guān)企業(yè)簽署了以費(fèi)用共擔(dān)的方式資助后者開(kāi)展廠(chǎng)址表征工作的協(xié)議：2015年與紐斯凱爾和猶他州聯(lián)合市電簽署一份為期三年的廠(chǎng)址表征協(xié)議，資助額為1670萬(wàn)美元；田管局ESP申請(qǐng)的編制也獲得了能源部的資助。根據(jù)2015年7月簽署的一份五年期協(xié)議，能源部將支持田管局編制SMR的建設(shè)和運(yùn)行聯(lián)合許可證申請(qǐng)。

對(duì)于未來(lái)的首批SMR電廠(chǎng)，能源部可能通過(guò)簽署購(gòu)電協(xié)議和提供貸款擔(dān)保等形式提供支持。

能源部對(duì)SMR的支持目前已得到其他國(guó)家SMR技術(shù)開(kāi)發(fā)商的關(guān)注。加拿大小型熔鹽堆開(kāi)發(fā)商特里斯特爾能源公司（Terrestrial Energy）2016年12月宣布，計(jì)劃在2019年10月前向核管會(huì)提交熔鹽堆IMSR-400的設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)或建設(shè)許可證申請(qǐng)。該公司還表示正在對(duì)四個(gè)候選廠(chǎng)址進(jìn)行評(píng)估。其中一個(gè)廠(chǎng)址位于愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，另外三個(gè)廠(chǎng)址位于密西西比州東部。該公司在2016年9月曾表示，將致力于為建設(shè)示范堆申請(qǐng)總額達(dá)12億美元的美國(guó)聯(lián)邦政府貸款擔(dān)保。