2021年底，中国宣布世界上第一座商用陆上SMR将在九年后全面启动。中国华能集团公司（CNNC）在石岛湾建设的200兆瓦级1号反应堆已在山东省并网。石岛湾核电站是全球首座球床模块式高温气冷堆核电站，通过加热氦气而不是水来发电。使用气体作为反应堆冷却剂可使堆芯加热至1800℉，这是用水无法实现的。氦非常稳定且不易燃，因此它是一种很好的冷却剂。

报道认为，世界上没有哪个国家像中国这样大力投资发展核电。预计中国将在未来15年投入多达4400亿美元新建核电站，超过美国成为最大的核电生产国！

中国华能正在计划建设2号反应堆，现2号反应堆并网发电前的各项试验已有序开展了，但该项目的成本尚未披露。根据清华大学的研究预估，商业化过程将使每个反应堆的成本降低约60%。

尽管核能是可靠、强大、清洁的能源，但在我们目前经历的能源大转型中，它仍然被认为是“不够好的”。

今天我们就来快速学习一下SMR是什么，以及为什么这么多人一直推崇核能作为解决能源问题的方法。

SMR就像传统的核反应堆一样，基于核裂变运行，中子分裂原子释放能量。当原子分裂成更小的原子时，会释放出一些额外的中子，从而分裂出更多的原子，从而完成链式反应并维持这一循环。

SMR基本上有两种设计：热中子反应堆和快中子反应堆。

两者之间的区别与传统的核反应堆相同，后者（你可能已经猜到了名字中的“快”字）是指中子流的速度。热中子反应堆的中子以2.2Km/s的速度移动，其能量等于0.025eV，其中eV表示电子伏特，这是单个电子在真空中通过1伏特的电势差加速所获得的动能。

在速度更快的方面，快中子反应堆的中子流速度约为50000km/s，能量为Mev级，Mev代表兆电子伏特。那是100万电子伏特，所以是的……它会更有冲击力。

快中子反应堆利用液态金属进行冷却，不需要慢化剂；热反应堆通常使用水进行冷却，并且确实需要慢化剂。

然而，真正使小型核反应堆（SMR）与传统核反应堆不同的是它们更小的尺寸和功率容量。

虽然传统反应堆非常大，（且必须在制定地点建造）可以产生高达千兆瓦的功率，但SMR要小得多，发电量不到300MW，并且可以在场外建造。

常规反应堆的巨大规模使得核电站的建设变得复杂而缓慢，需要大约6年才能完成，这也导致了更高的成本。SMR的建设速度更快，需要更少的人员进行现场组装、维护和操作。它们的模块化、小型化和工厂内建造的可能性，为在同一地点安装多个单元以及简化组件运输和标准化制造提供了机会。

最重要的是，当你能将制造业商品化时，价格就会下降。

在安全方面，工厂制造的SMR包括最新的安全功能和安全要求。SMR具有更小的核心，这为将更多组件集成到单个容器中开辟了空间，如核蒸汽供应系统。它们的模块化组件被集成到一个容器中，如核汽流供应系统。

此外，模块化设计使系统更加简化和安全，意味着减少了严重故障模式、屏蔽要求和减少了场外应急规划区域。

例如，NuScale的SMR可以利用自然水循环被动冷却自身，而不需要额外的冷却剂或电源。除此之外，它的设计是浸入水中，以在异常情况下帮助冷却反应堆；在紧急情况下还设置了可立即从反应堆容器释放热量的特定阀门。

机遇与风险——我们为什么不大规模推行这些呢？

SMR市场面临的主要挑战与复杂的许可和监管指南、实践规范和标准以及全球范围内的法律框架有关。但除了监管挑战，还有一大问题就是成本。根据Lazard的平准化能源成本分析（15.0版），常规核电的平准成本（LevelizedCostofElectricity，LCOE）为131美元/MWh至204/MWh，而SMR在美国、欧洲或日本的典型市场的LCOE为120美元/MWh。这一数字低于传统反应堆，但仍远高于钍反应堆的LCOE，钍反应堆的寿命为30年，达到53.51美元/MWh。

另一方面，与其他核技术相比，将模块逐步添加到安装中的能力降低了SMR的前期投资和资本风险。然而，与太阳能、风能和水力发电相比，您看到的是26美元至50美元/兆瓦时的价格。即使是大规模购买太阳能+电池系统也在85美元-158美元/兆瓦时的范围内，因此这玩意的建造，在商业角度考虑，也不是一个稳操胜券的事。

最后，核能最大的问题是如何处理废物。我们如何处理核电站产生的放射性废料，要知道这些废料在数千年内都是极其危险的！例如，在美国，9万公吨核废料正等待永久处置，但目前还没有任何永久地质处置库在运作。与此同时，储存所有放射性物质的容器都会降解。

科学家们提出的一个更持久的解决方案是将核废料玻璃化，这样混合物就可以防止放射性泄漏。然而，这个过程是复杂的，仍然存在不确定性。在这一点上，钍反应堆是有优势的，因其废料具有约500年的放射性，而传统核反应堆的废料在数千年内仍然具有放射性。

并不是说核能很不安全，相反，这是一个非常安全的电源，当我们查看电源的安全数据时，与其他电源相比，核电的每TWh能源生产死亡率要低得多。虽然核电的事故死亡率为0.07/TWh，但煤炭和石油等广泛使用的能源的死亡率分别为24.62TWh和18.64TWh，这也是我们必须迅速放弃传统化石能源的另一个原因。

各位读者觉得SMR怎么样？它有潜力成为核能最新的发展方向吗？