經(jīng)合組織核能機(jī)構(gòu)2021年4月13日發(fā)布研究報告《模塊化小堆：挑戰(zhàn)與機(jī)遇》，介紹了小堆技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀，分析了小堆的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性特點以及未來發(fā)展將面臨的挑戰(zhàn)，并為各國推進(jìn)小堆技術(shù)商業(yè)化提出了建議。在這份報告中，小堆是指電功率低于300兆瓦的反應(yīng)堆。

國際原子能機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，全球已總計推出超過70種小堆設(shè)計，比2018年增加了40%。商業(yè)化進(jìn)程最快的小堆設(shè)計均基于已經(jīng)積累數(shù)十年運行和監(jiān)管經(jīng)驗的大型輕水堆設(shè)計。在目前推出的所有小堆設(shè)計中，約50%屬于輕水堆；另外50%屬于第四代反應(yīng)堆技術(shù)，采用液態(tài)金屬、氣體或熔融鹽等冷卻劑。

全新交付模式和價值主張是小堆的核心競爭力

由于電功率低，小堆不能從單堆的規(guī)模經(jīng)濟(jì)中受益，“批量建設(shè)”勢在必行。與大堆相比，小堆能夠在更大程度上實現(xiàn)模塊化、簡單化和標(biāo)準(zhǔn)化。小堆可以進(jìn)行工廠預(yù)制，有利于提高生產(chǎn)效率，加強(qiáng)質(zhì)量控制，降低建設(shè)風(fēng)險以及引進(jìn)新的制造技術(shù)。這些優(yōu)點已在其他行業(yè)得到證明，但需要在小堆的未來發(fā)展中得到驗證。

與大堆相比，小堆的建設(shè)周期短，前期投資低，有利于降低客戶的財務(wù)風(fēng)險。其他有利于增強(qiáng)小堆價值主張的特點包括增強(qiáng)了負(fù)荷跟蹤運行能力，以及可用于海水淡化、制氫、區(qū)域供暖等。這些特點拓展了核能的應(yīng)用范圍，使核能可以在更多的地區(qū)得到應(yīng)用。

需要評審現(xiàn)行監(jiān)管與法律框架

由于現(xiàn)行國際核監(jiān)管和法律框架在最初制訂時主要基于當(dāng)時可供使用的技術(shù)，因此需要對這些框架進(jìn)行評審，并進(jìn)行必要的修訂，使其能夠適用于目前正在研發(fā)的創(chuàng)新型小堆技術(shù)。

例如，現(xiàn)行取證體系主要基于使用氧化鈾燃料（鈾-235豐度低于5%）的大型輕水堆運行經(jīng)驗。對于基于大型輕水堆的小堆設(shè)計，由于有許多經(jīng)驗可供借鑒，在取證方面面臨的阻力較小。但是，對于沒有經(jīng)驗可供參考的創(chuàng)新設(shè)計，在取證方面面臨較大的挑戰(zhàn)。

核能機(jī)構(gòu)成員國正在推進(jìn)小堆技術(shù)研發(fā)

核能機(jī)構(gòu)部分成員國正在積極推動小堆技術(shù)研發(fā)。例如，美國能源部正通過以公私共同承擔(dān)費用的方式向小堆技術(shù)開發(fā)商提供支持，并允許這些企業(yè)使用國家實驗室的研究設(shè)施。為實現(xiàn)2050年碳中和目標(biāo)，英國也為小堆的研發(fā)提供資助。加拿大和芬蘭等國家目前也在開展相關(guān)工作，例如開展取證體系評估，以便更好地支持新技術(shù)的部署。

小堆大規(guī)模部署面臨挑戰(zhàn)

市場問題是評估小堆經(jīng)濟(jì)合理性的核心。如果小堆能像商用飛機(jī)一樣實現(xiàn)量產(chǎn)，其經(jīng)濟(jì)性將得到顯著提高。但實現(xiàn)這一目標(biāo)需要擁有規(guī)模很大的市場。這突出了形成一個全球市場的必要性，但同時也意味著最終只有小部分設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

建立全球市場，需要各國在監(jiān)管方面實現(xiàn)更高水平的協(xié)調(diào)。隨著技術(shù)研發(fā)工作的不斷推進(jìn)以及首批示范堆的建成，小堆面臨的技術(shù)風(fēng)險將會降低，對潛在客戶的吸引力也會增加。除了必要的人才培養(yǎng)和研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，供應(yīng)鏈企業(yè)還應(yīng)開展能力建設(shè)，做好為小堆商業(yè)化提供支持的準(zhǔn)備，包括設(shè)備制造能力和高豐度低濃鈾燃料及其他新型燃料制造能力。

此外，部分小堆開發(fā)商試圖消除設(shè)置場外應(yīng)急區(qū)的必要性，以便能在人口密集區(qū)建設(shè)反應(yīng)堆。這些小堆的商業(yè)化部署將在獲得公眾支持方面面臨更大的挑戰(zhàn)。

政府支持和國際合作是推進(jìn)小堆部署的關(guān)鍵要素

在小堆商業(yè)化進(jìn)程中，政府支持和國際合作能夠在四個方面發(fā)揮關(guān)鍵作用：

公眾參與：通過盡早推動當(dāng)?shù)氐墓妳⑴c，未來的小堆項目可從國際合作以及經(jīng)驗教訓(xùn)和最佳實踐的交流中獲益。

首堆建設(shè)：從簽署長期購電協(xié)議到采用費用分擔(dān)機(jī)制，政府能夠采用多種形式支持首堆建設(shè)，從而降低建設(shè)風(fēng)險，吸引更多投資者。支持監(jiān)管機(jī)構(gòu)建立必要的取證體系并開展相應(yīng)的能力建設(shè)也同樣至關(guān)重要。與此同時，政府還應(yīng)通過為首堆建設(shè)提供場區(qū)或為研究基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供資金等方式，推進(jìn)小堆的商業(yè)化部署。

取證體系的協(xié)調(diào)：利用在大堆領(lǐng)域的現(xiàn)有協(xié)作體系，推進(jìn)各國取證體系的協(xié)調(diào)。盡管完全的統(tǒng)一可能不切實際(有時甚至是不可取的)，監(jiān)管部門仍應(yīng)繼續(xù)努力，在部分領(lǐng)域就監(jiān)管立場達(dá)成一致。應(yīng)當(dāng)考慮核能機(jī)構(gòu)在多國設(shè)計評估計劃(MDEP)等項目下開展的多邊取證協(xié)調(diào)、雙邊合作和聯(lián)合安全評估工作。

制造能力的建設(shè)：通過實施支持多座小堆建設(shè)的國家計劃，相關(guān)國家能夠建立并加強(qiáng)設(shè)備制造能力。擁有大型反應(yīng)堆建設(shè)能力的國家能夠充分現(xiàn)有能力。各國能夠就重要合作關(guān)系和產(chǎn)業(yè)協(xié)作問題進(jìn)行探討，以便共擔(dān)潛在風(fēng)險。還應(yīng)預(yù)測核燃料循環(huán)問題，以便為市場提供合理支持。最后，應(yīng)努力協(xié)調(diào)能夠帶來額外市場利益的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

（中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院 伍浩松）