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由于小型模塊堆（SMR）擁有初始投資低，適于為電網(wǎng)不發(fā)達地區(qū)供電等一系列大型反應(yīng)堆不具備的特點，市場前景廣闊，美國、俄羅斯等核工業(yè)國家均在大力推動本國SMR技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)國際原子能機構(gòu)（IAEA）公布的信息，目前共有超過10個國家在開展小堆研究，并已公布約50種SMR設(shè)計。因此，可以說，全球正在開展一場SMR研發(fā)競賽，最早建成首堆、并能證明其經(jīng)濟性和安全性的技術(shù)開發(fā)商將能在未來的市場競爭中拔得頭籌。在美國政府的大力支持下，美國SMR技術(shù)開發(fā)商正在積極參加這場競賽，并于近期在SMR商業(yè)化應(yīng)用道路上取得兩項重大進展。第一項是美國核管會（NRC）2016年12月31日收到首份SMR設(shè)計認證申請。第二項是核管會2017年1月12日宣布正式接收一份早期廠址許可證申請（ESP），因此即將啟動對首個SMR廠址的評審。

首份SMR設(shè)計認證申請

美國核管會2016年12月31日收到首份SMR設(shè)計認證申請，即紐斯凱爾電力公司（NuScale Power）SMR設(shè)計認證申請。這是核管會迄今收到的首份SMR設(shè)計認證申請。

核管會將在未來2個月開展相關(guān)評估，以確定這份申請是否完整——是否需要紐斯凱爾提供其他信息。核管會已設(shè)定在40個月內(nèi)完成這份申請評審的目標。一旦完成評審，核管會將會發(fā)放有效期為15年的設(shè)計合格證，從而為使用這種設(shè)計在美國建設(shè)核電廠奠定基礎(chǔ)。

紐斯凱爾表示，只要獲得設(shè)計合格證，該公司SMR將能在制造、建設(shè)和運行領(lǐng)域創(chuàng)造數(shù)以千計的工作崗位，幫助美國重新占據(jù)核技術(shù)的全球領(lǐng)導地位，并為核管會評審其他先進反應(yīng)堆設(shè)計鋪平道路。該公司保守估計，到2035年全球SMR裝機容量將達55～75 GWe——相當于超過1000個紐斯凱爾發(fā)電模塊。紐斯凱爾SMR是一種50 MWe的一體化壓水堆設(shè)計。

根據(jù)目前的計劃，由12個模塊組成的首座紐斯凱爾SMR電廠將于2026年在愛達荷國家實驗室（INL）建成投運。該電廠的業(yè)主是猶他州聯(lián)合市政電力系統(tǒng)公司（UAMPS），運營商是西北能源公司（Energy Northwest）。

正式啟動首個SMR廠址評審

核管會2017年1月12日在其官網(wǎng)上宣布，決定正式接收一份ESP申請。為在橡樹嶺附近的克林奇河（Clinch River）建設(shè)一座SMR電廠，田納西流域管理局（TVA）2016年5月提交這份申請，并在此后不斷向核管會提交補充信息。

正式接收這份申請，意味著核管會即將啟動對首個SMR廠址的技術(shù)評審。ESP評審用于在不指定任何技術(shù)選項的前提下，從廠址安全、環(huán)境影響和應(yīng)急等角度確認廠區(qū)是否適于建設(shè)核電廠。ESP有效期為10～20年，到期后可申請延長10～20年。

在2016年5月的申請中，田管局表示準備在橡樹嶺附近一個486公頃的廠址上建設(shè)總裝機容量為800 MWe的2個或更多的SMR模塊。這是核管會收到的首份與SMR相關(guān)的申請。

重視SMR發(fā)展的原因

根據(jù)國際原子能機構(gòu)的定義，小堆是裝機容量在300 MWe以下的反應(yīng)堆。美國能源部在IAEA小堆概念的基礎(chǔ)上加入了模塊化理念，提出了SMR概念，即采用模塊化設(shè)計方法，可以在工廠制造，并通過鐵路、船舶和公路運輸至電力公司指定廠區(qū)的裝機容量小于300 MWe的反應(yīng)堆。

相對于目前得到廣泛使用的大型反應(yīng)堆，SMR具有初始投資小、建設(shè)周期短、多用途、安全性好等諸多優(yōu)勢，美國能源部近年來一直大力支持國內(nèi)技術(shù)開發(fā)商推進SMR商業(yè)化，并認為SMR能夠幫助美國實現(xiàn)下述三個目標。

首先，搶占國內(nèi)外SMR市場，促進美國經(jīng)濟發(fā)展。由于裝機容量小，安全性好，對電網(wǎng)的要求不高，尤其適于為電網(wǎng)不太發(fā)達的發(fā)展中國家或發(fā)達國家偏遠地區(qū)供電，并可用于供暖、海水淡化、工業(yè)制氫等許多其他用途，因此SMR拓展了核反應(yīng)堆應(yīng)用范圍，市場前景廣闊。經(jīng)合組織核能機構(gòu)（OECD/NEA）2016年10月的一份報告預計，SMR裝機容量到2035年將達21 GWe，占全球核電總裝機容量的約3%。UxC咨詢公司2013年預計，SMR裝機容量2040年在中值情景中將達到22 GWe；在低值情景中將為9 GWe。英國國家核實驗室（NNL）2014年公布的預測結(jié)果更高：2035年全球SMR市場規(guī)模達將65～85 GWe，前提是SMR相對于大堆具有經(jīng)濟競爭力。因此，能源部認為加速推進SMR商業(yè)化，將有助于恢復美國在核反應(yīng)堆技術(shù)方面的領(lǐng)導地位，使SMR技術(shù)能夠滿足美國的安全和不擴散標準，幫助美國供應(yīng)商在未來的市場競爭中搶占有利位置，從而在國內(nèi)創(chuàng)造高價值工作崗位，進而促進美國經(jīng)濟的發(fā)展。

第二，替換老舊燃煤電廠，幫助美國在降低碳排放的同時滿足國內(nèi)電力需求。根據(jù)美國環(huán)保署最新頒布的有關(guān)空氣污染的嚴格法規(guī)，美國必須關(guān)閉部分燃煤電廠。美國約60 GWe的燃煤電廠是在1975年之前建設(shè)的，這些電廠的裝機容量通常為50～300 MWe。SMR被視為這些燃煤電廠的潛在替代方案。美國前總統(tǒng)奧巴馬2015年3月簽署的一份行政命令《未來十年聯(lián)邦可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》，要求美國聯(lián)邦機構(gòu)到2025年必須將可再生能源和替代清潔能源在能源消耗量中所占份額提升至25%。該行政命令明確將SMR指定為有助于實現(xiàn)這一目標的替代清潔能源技術(shù)，這在美國聯(lián)邦或州層級的文件中尚屬首次。

第三，幫助美國國防部應(yīng)對兩個重要挑戰(zhàn)。第一個挑戰(zhàn)是軍事基地對脆弱民用電網(wǎng)的依賴。美國軍事基地99%的電力供應(yīng)依賴民用電網(wǎng)，一旦民用電網(wǎng)因故障或人為破壞而在較長時間內(nèi)不能供電，這些軍事基地將喪失關(guān)鍵的情報、通信和后勤能力。第二個挑戰(zhàn)是保障美國前線作戰(zhàn)部隊能源需求。國防部將SMR（小型、模塊化且可運輸）作為應(yīng)對上述兩個挑戰(zhàn)的重要候選方案，因此積極支持能源部推進SMR商業(yè)化。

支持措施

為了幫助SMR開發(fā)商盡早跨越在技術(shù)研發(fā)到商業(yè)化應(yīng)用之間的“死亡之谷”，美國能源部為SMR開發(fā)商應(yīng)對各種商業(yè)化挑戰(zhàn)提供了全方位支持，包括技術(shù)研發(fā)支持、取證支持、廠址支持等。對于未來的首批SMR電廠，能源部還可能提供貸款擔保以及簽署購電協(xié)議等其他支持。

美國能源部2011年首次啟動了專門的SMR技術(shù)研發(fā)和部署支持計劃。對于還需要較長時間才能夠啟動商業(yè)部署的創(chuàng)新型SMR技術(shù)，能源部根據(jù)技術(shù)開發(fā)商的要求，資助國家實驗室、大學和工業(yè)界開展相關(guān)研究工作，其研究主要聚焦于四個方面：

• 開發(fā)先進SMR技術(shù)和特征的評估方法；

• 開展材料、燃料和制造技術(shù)的開發(fā)和測試工作；

• 解決核管會和工業(yè)界發(fā)現(xiàn)的重要監(jiān)管問題；

• 開發(fā)先進儀控系統(tǒng)和人機交互接口。

對于基于成熟輕水堆技術(shù)、能夠在近期啟動商業(yè)部署的SMR技術(shù)，能源部制定并執(zhí)行了SMR取證支持計劃。在該計劃下，能源部2012年和2013年各舉行了一次公開招標，并分別于2013年和2014年與兩輪招標的獲勝者即巴布科克·威爾科克斯公司（B&W）和紐斯凱爾電力公司簽署合作協(xié)議。根據(jù)合作協(xié)議，能源部在未來五年內(nèi)將以費用共擔的方式為這兩家公司提供總計4.52億美元資金，以幫助這兩家公司推進SMR商業(yè)化，并主要聚焦于幫助這兩家公司早日獲得核管會頒發(fā)的SMR設(shè)計合格證。

為了幫助SMR開發(fā)商早日建成首堆，能源部還向開發(fā)商提供了廠址，并幫助開展廠址表征工作。核管會收到的首份SMR相關(guān)申請是田管局2016年5月提交的ESP申請。該申請?zhí)峒暗膹S址位于能源部下屬的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）。首座紐斯凱爾SMR電廠也將在能源部下屬的另一家實驗室——愛達荷國家實驗室建設(shè)。除了提供廠址，能源部還與相關(guān)企業(yè)簽署了以費用共擔的方式資助后者開展廠址表征工作的協(xié)議：2015年與紐斯凱爾和猶他州聯(lián)合市電簽署一份為期三年的廠址表征協(xié)議，資助額為1670萬美元；田管局ESP申請的編制也獲得了能源部的資助。根據(jù)2015年7月簽署的一份五年期協(xié)議，能源部將支持田管局編制SMR的建設(shè)和運行聯(lián)合許可證申請。

對于未來的首批SMR電廠，能源部可能通過簽署購電協(xié)議和提供貸款擔保等形式提供支持。

能源部對SMR的支持目前已得到其他國家SMR技術(shù)開發(fā)商的關(guān)注。加拿大小型熔鹽堆開發(fā)商特里斯特爾能源公司（Terrestrial Energy）2016年12月宣布，計劃在2019年10月前向核管會提交熔鹽堆IMSR-400的設(shè)計認證申請或建設(shè)許可證申請。該公司還表示正在對四個候選廠址進行評估。其中一個廠址位于愛達荷國家實驗室，另外三個廠址位于密西西比州東部。該公司在2016年9月曾表示，將致力于為建設(shè)示范堆申請總額達12億美元的美國聯(lián)邦政府貸款擔保。