小型模块堆的“取证之旅”

NuScale的小型模块化反应堆(SMR)，已得到美国核管会(NRC)设计认证申请(DCA)的第六阶段审查。这意味着，只要完成相关程序的制定，在美国境内合法建造和使用NuScale小堆就没有法律障碍了。通过了NRC的认证，还意味着，它在其他国家的设计认证预计也不会面临太大困难。让我们从历史的视角，一起追溯下SMR的“取证之旅”。

苏联（俄罗斯）对SMR是真爱

采用小型模块化反应堆的核动力集装箱船Sevmorput号，2007年。

尽管现在铺天盖地的宣传小型模块化反应堆(SMR)的概念，但实际上从任何方面来说它都不是一个新东东。比如，为美国、法国、中国和俄罗斯的军用船只和潜艇提供核动力的反应堆，都是SMR。它们大部分本身就属于小堆，比如海军反应堆，可以使用低浓缩或高浓缩(主要是在美国)的铀燃料，热功率从小于100兆瓦到几百兆瓦，燃料循环周期约为10-30年。

目前使用SMR提供商业服务的国家只有一个，俄罗斯，他们第一个SMR(EGP-6)基本上是RBMK的缩小版本，发电功率12兆瓦，RBMK则因为切尔诺贝利4号机组反应堆广为人知。20世纪70年代，在Bilibino核电厂建造了四座这种小型反应堆，其中三座现在还在运行。按计划，他们将被罗蒙诺索夫号(Akademik Lomonosov)采用的船用KLT-40S型小堆替换，后者发电功率达到了52兆瓦。

世界上唯一的核动力集装箱船是Sevmorput号，它采用的KLT-40型小堆，俄罗斯的破冰船(例如泰勒号Taymyr)，也用的这个。设计KLT-40的是阿夫里坎托夫机械制造设计局(OKBM Afrikantov)，其后续型号RITM-200型将首先在LK-60Ya系列破冰船上投入商业运行。根据设计方案，这种小堆每六到十年换料一次，电功率是55兆瓦。他们还有更大的RITM-400，输出电功率为120兆瓦，热功率为315兆瓦(热)(MWth)。

其他国家在小堆方面的经验则不如俄罗斯，最多就是阿根廷的25兆瓦CAREM 型小堆项目已经处于建设的最后阶段，而中国也正在建设第一个小堆(125兆瓦的ACP100)。其他的国家，像韩国，虽然有获得设计许可的小堆，但还没有感兴趣的商业伙伴认真投资建造。东芝的4S型小堆原计划在阿拉斯加建造，但2011年被叫停了。但是比较明显的是，在分析NuScale小堆的新型设计时，给这些小堆颁发设计认证还是有很多知识经验可供参考。

对安全性的研判

自1974年成立以来，美国核管会(NRC)的任务之一就是监管商业核电站，包括认证一个新的反应堆设计在美国建设和运行是否安全。设计认证的有效期为15年，过期后每10至15年需重新申请一次。

在NRC的“新型核电站设计背景介绍”中，可以窥探他们在新设计中关注的方面。这里包括通过自身简化和使用重力这种自然力，实现对现有设计的改进。例如，跟二代堆的设计方案相比，三代+反应堆的设计反映了这个特点，后者几乎都是使用冷却回路的重力和热特性来实现被动冷却。

看看NuScale小堆的设计审查计划，就可以看到认证许可过程需要经历的各个阶段。首次申请和接受性评审后，开始进入真正的安全评估阶段。具体到NuScale，随着初步安全评估报告的提交(SER)，第一阶段是2018年4月开始的。随后是第二阶段，根据第一阶段提出的问题和补充新信息后，升版SER。经过第3-6阶段，终于形成最终安全分析报告(FSER)，最后NRC新申请和更新许可司司长安娜·H·布拉德福德(Anna H. Bradford)还给NuScale写了一封信。

在NRC举办的关于NuScale的FSER完成的新闻发布上，他们说NRC完成了42个月完成技术审查的进度计划，下一步就是规则制定过程。在这个规则制定过程中，NuScale设计将获得正式认证。这个证书“(允许)公用事业部门在申请建造和运营核电厂的联合许可证时，参考本设计”。

设计是认证的核心

FSER文件在NRC网站上是可以公开获取的。第一章(“导言和一般性讨论”)概述了NuScale 申请认证的整个过程。它描述了分级审查方法，对于需要认证的设计方案的不同方面使用四种不同规范中的一种，根据是否与安全有关，划分为风险显著(A1)，降级到与安全无关，无风险(B2)。

由于LWRs(轻水反应堆)和SMR都不是我们之前看到的新事物，它们可以参考标准文件(NUREG-0800，“核电厂安全分析报告标准审查大纲：轻水堆”，特别是SMR部分)。在与NuScale工程师的交流和会议中，NRC工作人员努力获得所有相关问题的答案，包括B2级物项的失效是否会对B1级或A级物项产生影响。

对每一个物项，NuScale的论述都得到了仔细检查，使用实验数据(由NuScale的工程师提供)来支持他们的论述。NIST-1(整体系统实验平台)是由NuScale搭建的一个实验设施，用于检查反应堆系统工作状态下，反应堆容器和其他地方可能发生的任何状况。NuScale编制了200多万页的数据和其他信息，并提交给NRC，以协助认证过程。

工业界和学术界的参与

让NRC时刻雇佣大量工作人员，并只处理与NRC相关的任务是不现实的，因此，NRC的工作团队相对比较小。每年把很多工作合同签署给商业公司、非营利组织和大学，这涵盖从技术支持到具体研究的一切过程。这样做的好处是，除了由NRC赞助的研究项目外，提高了NRC对任何相关领域的理解，包括材料科学、安全评价方法以及新技术和新材料的确切特性等。

这些信息随后被纳入监管的相关技术文件(例如各类NUREG)，这些文件随后被用于核反应堆许可证的颁发和延期。NRC网站上设有一个大的图书馆，其中包括这些技术文件(NUREG)。所有这些都有助于使整个核能监管程序尽可能的对公众透明，同时也提供了涉及到的技术、材料和工艺流程的宝贵信息。

吸取教训

不同能源碳足迹的比较

当然，NRC的任务也包括应对当前事件。比如2011年时，日本东海岸发生大规模海啸和地震，导致福岛第一核电站发生事故。虽然日本国会(调查该事件的委员会)得出的结论是这是人为事故，导致了负责这个核电厂的东京电力公司(TEPCO)被国有化，但NRC还是采取了措施，以确保从这一事故中吸取的所有教训都将应用于美国所有反应堆，无论是已有的还是要建造的。

除了将东京电力公司(TEPCO)的国有化，日本还将其旧的、不充分的核监管委员会改革成了一个新的机构，即NRA。这个机构大幅借鉴了NRC的特点，确保它尽可能公正和遵守科学精神。

虽然商用核能是最安全的电力生产形式，且碳足迹非常低，但商用核能的形象已被反核情绪严重影响。这给NuScale等初创公司增加了困难，因为他们想利用小型堆大规模脱碳，而且目的还不仅是电网，还想进入其他碳密集型领域，如供暖或制氢。而且NRC的开放网站对于这一点有帮助，但很少有人会花时间阅读NRC的“综合图书馆”或以其他方式充实自己(去接受核能)。

NuScale的FAQ的“常见问题”其实也反映了对恐核问题某种程度的悲观。因此，在商用核设施以及相关领域，我们希望更加重视科学和技术，而不是抱着不正确和/或过时的信息不放。已经讨论过的安全方面是其中一个，还有一个是错误使用“核废料”一词代指LWR产生的乏燃料燃料，后者实际上还是快中子反应堆的燃料。

NRC，以及其在加拿大的同行——加拿大核管会(CNSC)，用自身证明了核工业是一个受到良好监管的行业。在这个行业里，科学家、工程师和无数其他人，一直共同努力，尽力为每个人创造一个更美好、更清洁的世界。