根據(jù)世界核協(xié)會(huì)（WNA）的定義，小型模塊堆（SMR）是指裝機(jī)容量等于或低于300 MWe、采用了模塊技術(shù)從而適于在工廠進(jìn)行模塊化制造的反應(yīng)堆。由于擁有不同于大型商業(yè)反應(yīng)堆的一些特點(diǎn)，例如造價(jià)低、建設(shè)周期短、適于在偏遠(yuǎn)地區(qū)和電網(wǎng)不發(fā)達(dá)地區(qū)建設(shè)，SMR的市場前景被廣泛看好，有些人甚至認(rèn)為SMR能夠改變核工業(yè)的“游戲規(guī)則”。全球因此出現(xiàn)了一波SMR研發(fā)熱潮，許多技術(shù)開發(fā)商正在進(jìn)行著激烈的研發(fā)競賽。首先建成首堆并經(jīng)過實(shí)際市場檢驗(yàn)的SMR設(shè)計(jì)必然能在未來的市場競爭中拔得頭籌。
根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）提供的信息，全球共有11個(gè)國家正在開展SMR研究（詳見圖1），已公布的SMR設(shè)計(jì)共有約50種：3種設(shè)計(jì)的首堆已啟動(dòng)建設(shè)（見表1），將在未來幾年內(nèi)投入運(yùn)行；另有超過20種設(shè)計(jì)準(zhǔn)備在未來10年內(nèi)建設(shè)首堆。因此，可以說，SMR即將進(jìn)入小規(guī)模商業(yè)示范階段。
為了在未來的市場競爭中搶占先機(jī)，美國和俄羅斯這兩個(gè)傳統(tǒng)核工業(yè)強(qiáng)國近年來積極推動(dòng)本國SMR技術(shù)的發(fā)展，推出了多種SMR設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)SMR商業(yè)化的道路上穩(wěn)步前進(jìn)：美國能源部已決定為2種SMR設(shè)計(jì)研發(fā)提供資助，以幫助相關(guān)開發(fā)商在21世紀(jì)20年代建成首堆；俄羅斯已啟動(dòng)1種設(shè)計(jì)的首堆建設(shè)，并準(zhǔn)備在2025年前建成另一種設(shè)計(jì)的首堆。
在全球核電工業(yè)發(fā)展初期曾一度位居前列的英國，雖然在SMR全球競爭中暫時(shí)落后，沒有推出一種SMR設(shè)計(jì)，但該國已決定未來大力推動(dòng)SMR發(fā)展，2016年3月啟動(dòng)SMR國際招標(biāo)，并準(zhǔn)備在20世紀(jì)20年代建成首座SMR。因此英國已成為全球SMR技術(shù)開發(fā)商關(guān)注和角逐的熱點(diǎn)。
美國
雖然美國的SMR研發(fā)工作主要由私營企業(yè)開展，但美國能源部從2011年開始在兩項(xiàng)計(jì)劃中對(duì)SMR研發(fā)給予專門資助。第一項(xiàng)計(jì)劃是SMR取證技術(shù)支持計(jì)劃。在該計(jì)劃下，能源部準(zhǔn)備投資4.52億美元，以共擔(dān)費(fèi)用的方式推進(jìn)2種SMR的設(shè)計(jì)開發(fā)和取證工作。能源部的資助金額最多占總研發(fā)費(fèi)用的50%。第二項(xiàng)計(jì)劃是SMR先進(jìn)概念研發(fā)與部署計(jì)劃，該計(jì)劃將根據(jù)先進(jìn)SMR技術(shù)開發(fā)商提出的要求，在四個(gè)領(lǐng)域開展技術(shù)研發(fā)：評(píng)估方法，儀控系統(tǒng)與人機(jī)接口，材料、燃料和制造技術(shù)以及安全保證。
能源部還表示，當(dāng)SMR做好建設(shè)準(zhǔn)備時(shí)，美國政府可能會(huì)成為首批用戶，即在國家實(shí)驗(yàn)室廠址或軍事基地建設(shè)首批SMR。政府屆時(shí)可能會(huì)出臺(tái)商業(yè)激勵(lì)措施，以鼓勵(lì)企業(yè)建設(shè)SMR。能源部輕水堆技術(shù)部門負(fù)責(zé)人Rebecca Smith-Kevern 2013年5月曾表示，期待到2030年能夠看到20座在運(yùn)SMR。“這（SMR）將成為美國擁有未來出口潛力的成熟產(chǎn)業(yè)，”Smith-Kevern說，“我們希望到2040年或者在更短的時(shí)間里，看到美國每年建成約50座SMR。”
能源部2012年和2013年各舉行一輪SMR取證技術(shù)支持計(jì)劃招標(biāo)。巴布科克˙威爾科克斯公司（B&W）和紐斯凱爾電力公司（NuScale Power）在這兩輪招標(biāo)中勝出，并分別于2013年和2014年與能源部簽署合作協(xié)議。因此，未來這兩家公司的SMR研發(fā)工作將獲得能源部的資助。巴威的mPower設(shè)計(jì)是一種530 MWt/180 MWe一體化壓水堆，紐斯凱爾SMR是一種采用了自然循環(huán)的160 MWt/45 MWe一體化壓水堆。
根據(jù)最初的計(jì)劃，田納西流域管理局（TVA）將成為mPower的首個(gè)客戶。mPower首堆將建在田管局下屬的克林奇河（Clinch River）場區(qū)，巴威、能源部和田管局每年將為mPower的研發(fā)投入1.5億美元資金，并在2022年建成首堆。但由于在尋找電力公司客戶方面遲遲未能取得進(jìn)展，巴威決定從2014年第三季度開始將mPower的研發(fā)投入限定在每年最多1500萬美元，并與田管局和能源部協(xié)商mPower項(xiàng)目的重組事宜。
田管局2016年5月向美國核管會(huì)（NRC）提交建設(shè)SMR的早期廠址許可申請(qǐng)。這是核管會(huì)迄今收到的首份SMR廠址申請(qǐng)。田管局表示，在這份申請(qǐng)的編制過程中，使用了四個(gè)輕水型SMR技術(shù)開發(fā)商即巴威公司、霍爾臺(tái)克公司（Holtec）、紐斯凱爾公司和西屋公司（Westinghouse）提供的技術(shù)信息。
猶他州聯(lián)合市政電力系統(tǒng)公司（UAMPS）、紐斯凱爾公司、西北能源公司（Energy NorthWest）和Enercon服務(wù)公司（Enercon Services）2015年正式啟動(dòng)UAMPS無碳電力項(xiàng)目，擬采用紐斯凱爾SMR設(shè)計(jì)建設(shè)一臺(tái)核電機(jī)組。這將是紐斯凱爾SMR設(shè)計(jì)的首堆。該項(xiàng)目2016年8月完成選址工作，決定在愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室（INL）建設(shè)首堆。紐斯凱爾已完成SMR全尺寸上層模塊樣機(jī)的制造和組裝，準(zhǔn)備在2016年底前向核管會(huì)提交設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)，在2017年第四季度或2018年第一季度提交首堆的建設(shè)和運(yùn)營聯(lián)合許可證申請(qǐng)。
西屋2014年2月宣布，由于未能在能源部SMR競標(biāo)中獲勝，因此決定縮減SMR研發(fā)計(jì)劃的規(guī)模。在美國市場失利之后，西屋已將目光轉(zhuǎn)向海外市場，例如英國。西屋SMR是一種800MWt/225 MWe一體化壓水堆。
2012年3月，能源部與三家有興趣在薩凡納河（Savannah River）場區(qū)建設(shè)首堆的SMR開發(fā)商簽署協(xié)議。這三家開發(fā)商是海普瑞恩公司（Hyperion）、霍爾臺(tái)克以及紐斯凱爾。能源部還在與另外四家開發(fā)商商討類似協(xié)議。能源部的目標(biāo)是在未來10～15年內(nèi)建設(shè)為能源部綜合體供電的首批SMR。在這些協(xié)議中，能源部承諾提供土地，但不提供資助。
美國諸多SMR開發(fā)者和潛在用戶2016年1月27日簽署諒解備忘錄，準(zhǔn)備組建一個(gè)名為小型模塊堆智能（SMR Smart）的聯(lián)合體，其目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)由行業(yè)界驅(qū)動(dòng)的實(shí)體，使?jié)撛赟MR業(yè)主/運(yùn)營商能夠以統(tǒng)一的聲音就各種政策和監(jiān)管問題以及創(chuàng)建費(fèi)用共擔(dān)的合作模式發(fā)表意見，從而加速推進(jìn)SMR的商業(yè)化進(jìn)程。
俄羅斯
俄羅斯國家原子能集團(tuán)公司（Rosatom）近年來推出了超過10種SMR設(shè)計(jì)，其中1種小型壓水堆已啟動(dòng)首堆建設(shè)，1種小型快堆將在未來幾年啟動(dòng)首堆建設(shè)。
KLT-40S是一種150 MWt/35 MWe壓水堆，由阿夫里坎托夫機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)局（Afrikantov OKBM）在KLT-40型破冰船動(dòng)力堆的基礎(chǔ)上研發(fā)，用于建設(shè)浮動(dòng)式核電廠。擁有2座KLT-40S的俄首座浮動(dòng)式核電廠“羅蒙諾索夫院士號(hào)”（AcademicianLomonosov）預(yù)計(jì)于2019年在楚科奇（Chukotka）投入運(yùn)行。
RITM-200是阿夫里坎托夫機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)局正在開發(fā)的一種 175 MWt/50MWe一體化壓水堆設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)有兩種型號(hào)：一種將作為核動(dòng)力破冰船動(dòng)力堆，另一種將取代KLT-40S，用于建設(shè)浮動(dòng)式核電廠。動(dòng)力堆型號(hào)2012年啟動(dòng)首堆建設(shè)。配備了2座RITM-200的“北極號(hào)”破冰船2016年6月下水，預(yù)計(jì)將于2018年投入運(yùn)行。
BREST-300是一種700 MWt/300 MWe鉛冷快堆，由俄羅斯國家動(dòng)力工程研究所（NIKIET）研發(fā)。根據(jù)俄政府最新頒布的法令，將于2025年前在謝韋爾斯克（Seversk）建成BREST-300的首堆。
SVBR-100是一種280 MWt/ 100 MWe鉛鉍冷卻快堆，由AKME工程公司研發(fā)。俄原集團(tuán)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)2015年10月正式批準(zhǔn)SVBR-100的詳細(xì)設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)首堆將于2019年在季米特洛夫格勒（Dimitrovgrad）建成。但俄政府在2016年8月發(fā)布的法令明確表示將在2030年前再建11臺(tái)核電機(jī)組，其中沒有包括SVBR-100。
英國
英國國家核實(shí)驗(yàn)室（NNL）2014年完成英國政府委托的有關(guān)SMR技術(shù)的第一階段研究即可行性研究，并于當(dāng)年12月3日公布研究報(bào)告。報(bào)告指出，通過投資SMR，英國將有機(jī)會(huì)在擁有和發(fā)展低碳電力技術(shù)以及確保能源供應(yīng)安全方面“重獲技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位”。
報(bào)告還指出，SMR市場前景非常廣闊：如果具備經(jīng)濟(jì)競爭力，全球的潛在SMR市場規(guī)模到2035年可達(dá)65～85 GWe的新裝機(jī)容量，總價(jià)值達(dá)2500億～4000億英鎊。到2035年，英國可能會(huì)建設(shè)7GWe的SMR裝機(jī)容量。
英國政府2015年11月宣布計(jì)劃在未來五年為核研發(fā)計(jì)劃至少投資2.5億英鎊，其中包括以競標(biāo)方式確定對(duì)英國最有價(jià)值的SMR設(shè)計(jì)。
2016年3月17日，能源與氣候變化部正式發(fā)布承投意向書邀請(qǐng)，正式啟動(dòng)第一階段SMR競標(biāo)工作。第一階段的目標(biāo)是評(píng)估技術(shù)供應(yīng)商、電力公司和潛在投資者對(duì)參與英國SMR開發(fā)和商業(yè)化的興趣。在這一階段，政府將和參加者進(jìn)行對(duì)話。截至5月6日這一截止日期，英國共收到38份表示愿意參加競標(biāo)的意向書。
氣候變化部3月表示，預(yù)計(jì)第一階段工作將持續(xù)到2016年下半年。這一工作結(jié)束后，政府將公布SMR發(fā)展路線圖，同時(shí)還將公布下一階段的競標(biāo)計(jì)劃。路線圖將匯總迄今的SMR發(fā)展情況，設(shè)定政策框架，評(píng)估有助于在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)實(shí)現(xiàn)英國能源目標(biāo)的一條或多條可能的SMR發(fā)展路徑，并介紹政府用于確定“適宜廠址或廠址類型”的程序。此外，路線圖還將介紹“政府將與英國核監(jiān)管辦公室（ONR）開展的任何工作”，以確保任何規(guī)定都在監(jiān)管部門的許可范圍內(nèi)，包括SMR設(shè)計(jì)需要通過通用設(shè)計(jì)評(píng)估（GDA）。
由于英國政府對(duì)SMR技術(shù)的青睞，各SMR技術(shù)開發(fā)商已經(jīng)將目光聚焦英國市場，除參加競標(biāo)，還紛紛尋找與英國供應(yīng)鏈企業(yè)開展合作的機(jī)會(huì)。
西屋2015年10月建議與英國政府建立合作伙伴關(guān)系，共同開展SMR的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作，從而使英國從這一最新技術(shù)的購買者轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚬⿷?yīng)商。這種合作將建立在由西屋、英國政府和英國工業(yè)界共同組建合資企業(yè)的基礎(chǔ)上。西屋2016年4月表示，英國本土供應(yīng)商能夠提供鋼材、鍛造和機(jī)械加工服務(wù)，并能夠組裝西屋SMR反應(yīng)堆壓力容器，這是一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。西屋還準(zhǔn)備利用英國斯普林菲爾茲（Springfields）設(shè)施制造SMR燃料。
紐斯凱爾已花費(fèi)三年時(shí)間考察核電工程和制造供應(yīng)鏈，并將英國視為地區(qū)供應(yīng)基地。該公司發(fā)言人說：“對(duì)于在英國以及歐洲其他市場的部署，我們主要著眼于英國供應(yīng)鏈。”
提交了競標(biāo)申請(qǐng)的Moltex能源公司表示，已確定關(guān)鍵設(shè)備供應(yīng)商，并確信英國擁有除汽輪機(jī)外其他所有設(shè)備的制造能力，英國沒有汽輪機(jī)制造商。Moltex推出的是兩種穩(wěn)定熔鹽堆（SSR）設(shè)計(jì)：150 MWe快堆和40MWe熱堆。
但是，對(duì)于英國市場，SMR技術(shù)開發(fā)商可能會(huì)面臨政治方面的不確定性。因?yàn)橛?月23日公投中做出了脫離歐盟的決定，這一決定導(dǎo)致首相戴維˙卡梅倫辭職。雖然新政府表示將繼續(xù)支持大型核電廠的建設(shè)和SMR的研發(fā)，但新政府7月28日的舉動(dòng)意味著SMR的未來可能會(huì)出現(xiàn)波折：法國電力公司（EDF）董事會(huì)7月28日正式做出英國欣克利角C核電建設(shè)項(xiàng)目的投資決定，批準(zhǔn)在欣克利角建設(shè)兩臺(tái)歐洲壓水堆（EPR）機(jī)組；但僅在數(shù)小時(shí)之后，英國政府令人驚訝地宣布需要對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行重新評(píng)審，從而使該項(xiàng)目的實(shí)施再次推遲。
其他國家
其他國家也在積極推動(dòng)SMR的商業(yè)化，其中中國、阿根廷和韓國位居前列。此外，加拿大核監(jiān)管機(jī)構(gòu)2016年收到首份供開展初步評(píng)審的SMR設(shè)計(jì)。
中國2012年12月啟動(dòng)模塊式高溫氣冷堆核電廠（HTR-PM）示范工程建設(shè)。該電廠擁有2座250 MWt/105MWe高溫氣冷堆，將于2017年實(shí)現(xiàn)首次臨界。中國還將在2017年前后啟動(dòng)ACP-100首堆建設(shè)，ACP-100是310 MWt/100MWe多用途模塊式一體化小型壓水堆。
阿根廷2014年2月啟動(dòng)100 MWt/27MWe CAREM-25首堆的建設(shè)工作。該堆將在2018年實(shí)現(xiàn)首次臨界。CAREM是一種一體化壓水堆。在CAREM-25設(shè)計(jì)獲得驗(yàn)證之后，阿根廷將繼續(xù)建造100～200 MWe的CAREM反應(yīng)堆，并在未來向海外市場出口300 MWe的CAREM。阿根廷Invap公司與沙特Taqnia公司2015年3月組建一家合資公司即Invania公司，為沙特核電計(jì)劃研發(fā)核技術(shù)。該合資公司的工作重點(diǎn)是將CAREM用于海水淡化。
韓國SMART設(shè)計(jì)2012年7月獲得了本國監(jiān)管部門頒發(fā)的設(shè)計(jì)合格證。韓國與沙特2015年3月簽署合作諒解備忘錄，兩國將開展一項(xiàng)為期三年的初步研究，以評(píng)審在沙特建設(shè)SMART可行性。預(yù)計(jì)沙特首座SMART反應(yīng)堆的造價(jià)為10億美元。兩國2015年9月2日簽署進(jìn)一步加強(qiáng)SMART合作的合同。SMART是一種330 MWt/100 MWe一體化壓水堆。
加拿大核安全委員會(huì)（CNSC）2016年2月收到特雷斯特里爾能源公司（Terrestrial Energy）提交的400MWt /192 MWe一體化熔鹽反應(yīng)堆（IMSR）設(shè)計(jì)，以供開展初步評(píng)審工作。預(yù)計(jì)這項(xiàng)評(píng)審將在2016年底完成。特雷斯特里爾計(jì)劃2020—2030年在加拿大建造首堆，然后在北美和北美以外廣泛部署。
小結(jié)
綜上所述，鑒于SMR市場前景廣闊，各國正在展開一場激烈的SMR研發(fā)競爭，11個(gè)國家已推出約50種SMR設(shè)計(jì)，其中3種設(shè)計(jì)已啟動(dòng)首堆建設(shè)，另外20多種設(shè)計(jì)準(zhǔn)備在未來10年內(nèi)啟動(dòng)首堆建設(shè)。SMR即將進(jìn)入小規(guī)模商業(yè)示范階段。
但是，我們同時(shí)還應(yīng)注意到，SMR的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用不可能一蹴而就，其商業(yè)化進(jìn)程還面臨許多挑戰(zhàn)。
首先，監(jiān)管是SMR面臨的最重要挑戰(zhàn)。由于SMR是一種新技術(shù)，沒有現(xiàn)成規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可供使用，各國監(jiān)管機(jī)構(gòu)也沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)。各國現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)的是大型反應(yīng)堆，如果照搬，將會(huì)使SMR的許多優(yōu)勢不能得到體現(xiàn)，例如相對(duì)于大型反應(yīng)堆，SMR電廠可大幅減小甚至取消場外應(yīng)急計(jì)劃區(qū)。建立適用于小堆的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)并獲得各國監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)可是小堆商業(yè)化的必要條件之一。這必然導(dǎo)致SMR的商業(yè)化進(jìn)程不會(huì)很快。
第二，跨越“死亡之谷”需要政府的大力支持。任何新技術(shù)在從概念到產(chǎn)品的工程化過程中都必須經(jīng)歷一段名為“死亡之谷”的艱難歷程。SMR正處于跨越“死亡之谷”的前夜，需要政府在制度、資金、廠址等方面提供支持，尤其是在福島核事故影響仍未完全消散的情況下。許多私營公司甚至是小公司均研發(fā)了獨(dú)特的SMR技術(shù)，如果不能盡快跨越“死亡之谷”，許多公司將會(huì)因資源耗盡而不得不放棄SMR項(xiàng)目，許多有前景的技術(shù)將因此半途而廢，不能進(jìn)入到最終的商業(yè)化應(yīng)用階段。
第三，經(jīng)濟(jì)性是SMR能否取得成功的關(guān)鍵。在自由競爭的電力市場中，SMR必然會(huì)面臨來自低價(jià)化石燃料和能獲得政府補(bǔ)貼的可再生能源的競爭。因此， SMR必須證明自己具備經(jīng)濟(jì)競爭力，才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。
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