经合组织核能署发布全球小型堆设计进展研究报告

近日，经合组织核能署(NEA)发布了一份73页的研究报告，对特定的小型堆(SMR)设计及部署进展情况进行了跟踪。NEA表示，各国小型堆设计目前处于不同的开发阶段，有对新概念的基础研究，也有成熟设计的商业部署和运行。

NEA指出，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发现，要把全球升温目标控制在1.5ºC以内，到2050年，核电装机容量需要从2020年的394 GWe增至1160 GWe。IPCC的核能目标雄心勃勃，但并非遥不可及。NEA最近研究发现，可以通过长期运行现有核电厂，以及新建大型三代堆和小型堆来实现这一目标。此外，核能既能用于发电，也能用于其他用途，包括供热和区域供暖、核能制氢及合成燃料。

据估算，到2050年，小型堆装机容量有望达到375 GWe，占到核电装机容量缺口的50%以上。小型堆技术路径的发展成熟度涉及一系列技术和监管问题，有些技术已经进入示范阶段(实验室示范和商业规模示范)，另有一些仍处于研发阶段。NEA表示，小型堆部署时间因技术成熟度和监管成熟度而异，部分设计有望在2030年之前示范和商业化，而其他设计预计将在本世纪30年代后期示范和商业化。

当前，小型堆设计尽管还不成熟，但也能在实现碳减排目标方面发挥作用。高技术水平的小型堆和先进堆在获得许可证后，有望在本世纪三、四十年代加快碳减排速度、到2050年实现零碳排放方面发挥重要作用。低技术水平的小型堆和先进堆也有望从本世纪40年代开始大规模部署用于发电、供热和制氢，并与先进核燃料循环相结合，在2050年后实现核能的长期可持续发展。NEA报告呼吁对在许可证申请方面取得进展的不同技术水平小型堆给予政策支持。

NEA小型堆网站主页仅研究了21种具体的小型堆设计，涉及许可证申请、选址、融资、供应链、人力资源、燃料等6个重要方面。这21种小型堆基本情况如下：

小型堆可以替代化石燃料用于发电，替代柴油发电机用于离网采矿和工业作业，替代热电联产化石燃料用于重工业供热和区域供暖。此外，小型堆还用于大规模的水处理和海水淡化，以生产清洁的饮用水。这些不同的市场需求，推动了一系列技术、规模和配置各不相同的小型堆技术开发。NEA认为，小型堆技术种类繁多，决策者在进行技术选择时还要考虑部署时间。

未来小型堆数据库将继续跟踪各小型堆设计的进展情况，同时，随着获得更多信息和评估工作的完成，还将加入更多的小型堆技术。

NEA小型堆数据库中缺少各项设计预计部署时间，但有些公司已经乐观地公布首堆投运时间。例如，美国超安全核能公司拟在2027年实现首堆投运，美国Kairos电力公司的投运目标是2026年，美国泰拉能源公司、英国欧洲铀浓缩公司和美国X-energy公司的目标都是2028年。但泰拉能源公司此后表示，因燃料开发问题，已将目标年份推迟两年。瑞典Leadcold反应堆公司最初提出在2025年投运SEALER-55小型堆，后改为2030年。其他计划在本世纪30年代早中期投运的小型堆设计包括法国电力集团(EDF)的Nuward、美国NuScale电力公司的VOYGR、英国罗罗小型堆和美国西屋电气公司的eVinci。与此同时，俄罗斯开发的KLT40S反应堆和中国开发的高温气冷堆HTR-PM已经投运。

国际原子能机构(IAEA)在2022年发布了最新版《小型堆技术发展进展情况》蓝皮书中指出，全球在小型堆技术部署方面已经实现多个重要节点。俄罗斯设计的“罗蒙诺索夫号”(Akademik Lomonosov)双模块KLT-40S浮动电厂已于2019年12月并网，并在2020年5月开始商运。中国设计的HTR-PM示范堆已于2021年12月并网，到2022年底实现满功率运行。阿根廷设计的CAREM 25正在建设中，预计将在2026年实现首次临界。中国于2021年7月开工建设的ACP100反应堆，目标在2026年底前开始商运。俄罗斯于2021年6月开工建设BREST-OD-300反应堆，计划2026年完工。美国NuScale小型堆已于2020年9月通过美国核管会(NRC)标准设计审查。所有其他设计，目前都处于前期概念/概念设计阶段或基本/详细设计阶段。仍处于概念设计阶段的包括U Battery、eVinci、Nuward和SEALER-55。