國際(ji)原子能(neng)(neng)機(ji)構(IAEA)最新(xin)出版(ban)的《SMR技術發(fa)展(zhan)》中記錄了70多種SMR設計方案。Hadid M. Subki，國際(ji)原子能(neng)(neng)機(ji)構(IAEA)核(he)能(neng)(neng)司SMR技術開發(fa)部核(he)工程師(shi)，對此接(jie)受媒體采訪，暢(chang)談小型(xing)核(he)反(fan)應堆發(fa)展(zhan)前景(jing)：

1、哪些因素會對SMR的開發部署產生影響?

多種因(yin)素將影響SMR的(de)(de)成功(gong)開發(fa)和部署。首先，國家(jia)層面需(xu)要(yao)實施(shi)有關先進核(he)反應堆(dui)設計(ji)和技術(shu)開發(fa)的(de)(de)戰略規(gui)劃。其次，應該為SMR技術(shu)開發(fa)提供穩定的(de)(de)資(zi)金流。此外，嚴格的(de)(de)監管審查、許可(ke)以及強(qiang)大的(de)(de)供應鏈也必不可(ke)少。

2、目前記錄的設計方案中，水冷SMR方案占比最大，有31種方案，其中6種屬于船用。高溫SMR屬于第二大類，有14種方案。您如何看待這兩項技術的前景?

核(he)工(gong)業(ye)在大型(xing)核(he)電廠和核(he)破冰船中的(de)水(shui)冷反應堆方面擁有數十年的(de)經驗。因(yin)此，小(xiao)型(xing)水(shui)冷陸基反應堆的(de)技術開發難度(du)較小(xiao)。

高(gao)溫反應(ying)堆 (HTR) 技術并(bing)不落后(hou)于水冷反應(ying)堆。HTR 具有(you)多(duo)項技術優勢，包括更高(gao)的(de)發(fa)電(dian)效率、固有(you)的(de)安(an)全特性(xing)(容錯燃料等)，其(qi)發(fa)生(sheng)熔(rong)毀的(de)可能性(xing)也極低(di)。

HTR在(zai)制(zhi)氫方面(mian)也非常高效。 這兩種SMR方案在(zai)工程(cheng)中都有(you)實(shi)際(ji)的進展。阿根(gen)廷(ting)和俄羅斯在(zai)水冷SMR方面(mian)取得了(le)進展。中國(guo)的HTR技術處于世(shi)界(jie)領先水平(ping)。

3、有些研究顯示，預計到2030年將僅有7種SMR方案開工建設。除了中國的 HTR-PM，其余都是水冷設計。您對此有何看法?

根據 IAEA 的《SMR 技術(shu)發展》，通過(guo)對供應商信(xin)息(xi)的初步研究，到2030年可(ke)能(neng)會(hui)有不(bu)少于12種(zhong)SMR方案準備開始(shi)運(yun)行，總裝機(ji)容量約為1600MW。這些設(she)計(ji)包括水冷和非水冷設(she)計(ji)(包括HTR方案)。

水是反應堆(dui)(dui)冷(leng)卻劑(ji)和(he)慢化劑(ji)的優良材料(liao)，因(yin)此核工業在水冷(leng)反應堆(dui)(dui)方(fang)面有(you)著長(chang)期(qi)的經驗。因(yin)此，水冷(leng)SMR在制(zhi)造設(she)施、測試設(she)施和(he)法(fa)規方(fang)面具有(you)良好的基礎條件。其它幾種設(she)計，例(li)如(ru)熔鹽反應堆(dui)(dui)、其它液態(tai)金(jin)屬(shu)冷(leng)卻快堆(dui)(dui)和(he)用(yong)于微堆(dui)(dui)的熱管技術，目(mu)前正處于待(dai)許可的階段。

俄羅斯正在準(zhun)備建造一座(zuo) 300MW的鉛冷(leng)SMR，作(zuo)為大型鉛冷(leng)堆(dui)的前期示范電站，預計2026年左右完成(cheng)建設(she)。其中，約40個(ge)SMR方案仍(reng)處(chu)于概念設(she)計階段。

4、在2030年前能否達到最終設計階段?

一(yi)些(xie)SMR方案正處于監管機構(gou)的(de)(de)預許可階段，其中一(yi)些(xie)可能會(hui)在2030年前實現運行(xing)。由于資金競爭激(ji)烈，即(ji)使是采用成(cheng)熟技術的(de)(de)水冷反應堆(dui)，也因各種原因出現延誤(wu)。

許多(duo)因素會影響SMR的(de)建(jian)造(zao)情況。首(shou)先，供應商的(de)計(ji)劃建(jian)造(zao)日(ri)期，有時可能(neng)會很樂(le)觀;第二，是(shi)否(fou)正在進行設計(ji)方(fang)案(an)的(de)許可申請工(gong)作;第三，有多(duo)少公用事(shi)業、國(guo)家或投資方(fang)有興趣在特定時間(jian)范圍內采用該方(fang)案(an)建(jian)造(zao)核(he)電站;最后但最重要(yao)的(de)是(shi)，政府和(he)私營機構在資金、開發、許可和(he)建(jian)造(zao)方(fang)面提供支(zhi)持。

在(zai)核工(gong)業中，開發活動(dong)總是伴隨(sui)著一系列驗證和(he)測(ce)試以及嚴格的質量保證框架，這需要額外的時間和(he)資源。

5、IAEA在2020年出版的《SMR 技術發展》首次包含微堆的設計方案。這些設計的優點是什么?為什么它們越來越受歡迎?

作為SMR的(de)(de)一部分，微堆是先進的(de)(de)反(fan)應器(qi)，功率(lv)通常在10MWe以(yi)下，用于(yu)發(fa)電和供熱等。這項技術可(ke)(ke)以(yi)應用于(yu)到具有少量、持續(xu)、分布式(shi)電能需求的(de)(de)新市場(chang)。微堆能量輸出相(xiang)對較小，適(shi)合(he)偏遠地區、沒有電網的(de)(de)地區和小島嶼等場(chang)景，可(ke)(ke)以(yi)替(ti)代碳密集型柴油發(fa)電。

憑(ping)借低功率輸出、長核心(xin)壽命(ming)、較少源項和(he)設(she)計簡(jian)單性，微堆(dui)設(she)計緊湊，便于運輸、制(zhi)(zhi)造和(he)安裝(zhuang)迅速。微堆(dui)可用于制(zhi)(zhi)氫、海水淡化、石化生(sheng)產和(he)精煉(lian)。與更高功率的(de) SMR 設(she)計相比，微堆(dui)的(de)前期資本(ben)(ben)成本(ben)(ben)也將大大降低，這(zhe)使得微堆(dui)廣受(shou)關注。

6、除了電力生產，一些SMR設計也被建議用于其他工業用途，例如制氫——特別是一些HTR 和快堆設計。您能詳細說明一下嗎?

任何核反應堆(dui)都可(ke)以(yi)制氫，而不會排放溫室氣體(ti)和其他污染物。現有的PWR或BWR可(ke)以(yi)通過傳統的水電解制氫。

SMR中的(de)高溫(wen)氣(qi)冷堆(HTGR)以及超(chao)高溫(wen)反應堆(VHTR)尤(you)其(qi)適合用(yong)于制氫。其(qi)冷卻劑出(chu)口溫(wen)度達到750-1000℃，非常有(you)利于大規模(mo)制氫。

日本和美(mei)國(guo)目前正在開發新的制(zhi)氫技術，可能(neng)很快就會(hui)投入使(shi)用(yong)。因此，SMR將會(hui)與(yu)多種(zhong)可再(zai)生(sheng)能(neng)源在制(zhi)氫行(xing)業產生(sheng)競(jing)爭，并有助于減少對化石燃料電站制(zhi)氫的需(xu)求(qiu)。目前，人們對SMR制(zhi)氫產生(sheng)了濃厚的興趣。SMR制(zhi)氫是投資收益比最高(gao)的方法之一(yi)。現階段需(xu)要對戰略開發、試(shi)驗、測試(shi)以及示(shi)范(fan)電站進行(xing)支持。

7、目前70多種方案中，燃料類型都各不相同。燃料開發在多大程度上影響著設計進展?

SMR的(de)創新燃料開發對設(she)計發展(zhan)的(de)影響(xiang)取決于反應堆設(she)計。為了加(jia)快壓(ya)水(shui)堆SMR技(ji)術落地，大多數設(she)計使(shi)用現有大型先(xian)進壓(ya)水(shui)堆中成熟的(de)標準燃料組(zu)件(jian)的(de)較短版本。

這樣僅需要進行一(yi)些熱(re)工水(shui)力驗(yan)證測試，不(bu)需要進行高級(ji)研(yan)發(fa)。然(ran)而，對于容錯燃料以及(ji)如何優化換料周期(qi)方(fang)面(mian)的(de)研(yan)究(jiu)也進行研(yan)究(jiu)，這是提(ti)高經濟效(xiao)率(lv)的(de)有(you)效(xiao)手段(duan)。

相比之下，使用快中子(zi)或其它技術的(de)(de)創新非水冷(leng)反應堆通(tong)常需要全新的(de)(de)燃料組件設(she)計(ji)，這(zhe)些(xie)設(she)計(ji)需要數(shu)年的(de)(de)開發、測試時(shi)間(jian)。

8、如果未來對SMR的需求增加，批量生產的前景如何?

小批量(liang)生產(chan)訂單(dan)可(ke)能會在(zai)2030年代初實現。SMR是(shi)游戲規(gui)則(ze)改變者，是(shi)在(zai)工廠(chang)中大規(gui)模生產(chan)模塊化系(xi)統、組(zu)件(jian)和(he)結構(gou)。如果實現，這(zhe)將對降低建造成本和(he)時間成本。

批量生產取決(jue)于(yu)現(xian)有核部件制(zhi)造商的(de)(de)(de)訂單和產能(neng)的(de)(de)(de)連(lian)續性。為了實現(xian)大規(gui)模生產的(de)(de)(de)經濟(ji)效益，需要通過國際合作開發(fa)少(shao)量的(de)(de)(de)市場化標準化設計。SMR在與(yu)常規(gui)能(neng)源的(de)(de)(de)競(jing)爭中必須證(zheng)明其經濟(ji)優勢。或(huo)者在偏遠山區、島礁(jiao)或(huo)未并(bing)網地區部署微堆。