芬兰仅用于供热的小型堆（SMR）

近日，Steady Energy 公司的首席执行官 Tommi Nyman 解释了仅用于供热的 LDR-50 小型模块化反应堆 (SMR) 的目标。

Steady Energy 是芬兰国有 VTT 技术研究中心在 2023 年分拆出来的一家公司，正在开发热功率为 50 兆瓦的 LDR-50 小型模块化反应堆，设计运行温度约为 150°C。与全球几乎所有其他正在开发的小型模块化反应堆不同，它不是为了发电或同时发电和供热而设计的，而是仅为了供热。

Nyman 拥有机械工程背景，曾在欧洲核子研究中心 (CERN) 工作，包括参与希格斯玻色子项目，之后在芬兰公用事业公司 TVO 工作了 15 年，包括在 Olkiluoto 3 项目管理团队任职，最近则在芬兰国家实验室 VTT 工作。他参加了 World Nuclear News 的播客，以解释 LDR-50 背后的思路。以下是他采访中的精选引语：

1.仅用于供热的 SMR 想法的诞生

“VTT 的目标是让创新成为现实，而不仅仅是发表科学论文……我们的研究人员发现，几乎 10% 的所有二氧化碳排放都来自于将水或蒸汽加热到 150°C。我们在 VTT 感兴趣的是找到核能可以最具经济性地得到利用的市场。

LDR-50 的创新诞生于这样一个概念：‘为什么不建造一些简单的东西，只覆盖低温供热市场?’ 在气候危机的背景下，核能是一个非常好的选择，但问题在于如何让项目在经济上具有可行性，以便能够在没有大量补贴的情况下利用核能。

我们知道，使用核能的最经济方式就是仅产生热能，而不利用热能来发电。因此，这就是这项创新的起源——为什么不建造一个仅用于供热的反应堆呢?”

2.仅生产热能的小型模块化反应堆(SMR)有哪些优势?

“简单性是我们技术的基石。我们回归基础，并建立在所有现有的知识和技术之上。简单性使我们能够解决客户和市场的经济约束——即公用事业和市政能源组织。产品必须适合他们的投资组合。仅生产热能可以将核电站的设备数量减少 50%，并且技术条件也更容易承受，特别是当你专注于低温热能时——我们称之为 150°C 及以下。反应堆容器中的操作压力(低于 10 巴/145 磅/平方英寸)比设计用于发电的反应堆低 20 倍(类似于浓缩咖啡机的水平)，因此压力容器的厚度只有几厘米，而在大型反应堆中则为 20 厘米。这使得成本结构更加简单和经济。”

3.那么热能的成本呢?

“我们的目标是能源成本低于每兆瓦时 40 欧元，具体取决于公用事业公司如何运营。请记住，我们几乎利用了反应堆产生的 100% 的能量，而在生产电力的反应堆中，你会损失 60% 的能量作为损失和衰变热。”

4.区域供热计划有哪些好处?

“区域供热网络通常建于地下，向房屋输送热水或在某些情况下输送蒸汽，每所房屋或住宅楼都有自己的热交换器，然后将热量分配到各个家庭。这些基础设施是长期存在的，类似于电缆。欧洲有超过 17,000 个供热网络，但通常它们并不显眼，也不为人所知，因为你在不思考热量来源的情况下就能获得热量。这是一种高效的家庭供热方式，因为它可以集中供热，并且你可以从规模经济中受益。欧洲一直在讨论增加区域供热的使用，可能将网络数量增加到三倍。因此，目前由这些网络供热的 2400 万户家庭可能会增加到 8000 万户。”

5.区域供热脱碳对气候有何影响?

“我们计算出，在芬兰、瑞典和波兰等最有前景的市场中，通过脱碳我们已识别的网络，我们可以立即减少超过 6000 万吨的二氧化碳排放。这是一个巨大的数量，如果你计算所有将水加热到 150°C 的二氧化碳减排潜力，那么这将是数十亿吨级的二氧化碳减排。

芬兰首都的市政公司 Helen 已制定战略，计划在 2030 年代停止使用化石燃料、生物质能和一般燃烧。有了这种解决二氧化碳排放的战略，核能供热确实成为了一个非常、非常有前景的解决方案。事实上，我们已经签署了一份意向书，计划在赫尔辛基建造多达 10 个反应堆。”

6.计划的时间表是什么?

“我们有一个路线图，首先会建造一个试点工厂，这将是一个一对一比例的反应堆模块，配备电阻器，因此它就像一个电锅炉，但其目的是展示锅炉的热硬件行为。因为它是一对一比例的，所以我们还想证明供应链能够交付。我们希望明年开始建设试点工厂，目前正处于选择建筑工地的阶段。

同时，我们正在准备概念评估并采取必要的监管步骤。我们希望在 2028 年签订第一份工厂合同，并在 2030 年前交付并运行我们的第一座工厂。”

7.监管障碍呢?

“在芬兰，没有太大的监管障碍。我们只是需要完成工程并通过展示我们简化的反应堆能够正常运行来证明其性能。我们可以将工厂建造在现有网络附近，甚至在城市内部。

过去，任何核电站周围都必须有 5 公里的禁区，但现在规定采取了不同的角度。我们必须证明我们可以在更短的距离内达到相同的安全水平。我们还将工厂建造在地下岩层中，配备被动安全系统，因此地面上的禁区实际上就是我们用来进入工厂的围栏区域。由于市政规划过程(如分区等)，工厂如何建造以及在哪里建造的规划方面可能会有一些进展缓慢。”

8.除了区域供热之外，还有哪些其他应用?

“海水淡化是一个有趣的选择，除此之外还有工业热能。在那些热能在干燥过程或灭菌过程中至关重要的工厂中——如医疗、食品、纸浆和造纸行业——它们使用加热到约 100°C 的蒸汽或水，这为我们带来了另一个庞大的市场。我们必须开始提高这方面的认识并占领新的核能市场。人们通常将核能与电力联系在一起。

因此，对于我们来说，这是一场营销活动，要让人们了解你可以通过核能获得清洁且经济的热能。我们还希望为潜在客户简化流程，所以我们不仅销售工厂，还提供服务合同，一直到乏燃料的地质处置。”

9.关于核能的总体前景

“近年来，世界发生了非常快速的变化，核能现在在关于未来能源来源的谈判和讨论中占有一席之地。我们现在在这里是为了占领新的核能市场，帮助人们看到核能的好处可以很快实现。目前，所有能源中仍有 80% 来自化石燃料，但现在人们越来越希望我们能够带来新的解决方案来解决这一困境。”