全球核電在經歷二十余年的發展停滯后,即將迎來新一輪快速增長期。以小型模塊化反應堆為代表的先進核能技術,拓寬了核能應用領域,為核能在全球能源綠色低碳轉型中發揮更大作用提供了新契機。俄羅斯歷經80年的核能發展,形成了大堆小堆相互銜接、軍民兩用技術融合發展的思路,在小堆發展方面形成了深厚的歷史積淀,并逐漸衍生出一系列具有代表性的小堆技術品牌,助力俄羅斯塑造全球核能發展范式。本文重點梳理俄羅斯小堆的發展及海外市場開拓情況,以期為我國小堆發展提供參考借鑒。
一、全球小堆開發前景
全球對去中心化、可靠低碳能源的需求,正以爆炸式速度增長。與大堆相比,小堆(國際原子能機構稱為小型模塊化反應堆,功率上限30萬千瓦,本文統稱為小堆)更適用于能源基礎設施薄弱地區,能夠滿足離網居民區、礦山、數據中心等場景需求,且與大堆、其他能源類型形成互補,越來越受到相關各方青睞。根據國際能源署統計,電力終端用戶與技術供應商迄今已達成建設3000萬千瓦小堆裝機容量的合作意向,主要用于數字中心供電。
國際能源署2025年《邁向核能新時代之路》報告顯示,在當前政策環境下,到2050年全球小堆總裝機容量將達到4000萬千瓦,但實際潛力遠不止如此,在技術研發能力提升、成本不斷優化、各類配套政策加持下,到本世紀中葉,該數字或將達到1.2億千瓦。在此情景下,到2030年,小堆領域的所需投資將由目前的不足50億美元增至250億美元,到2050年或將達9000億美元。
二、國際小堆發展現狀
隨著福島核事故影響逐漸消弭、全球南方國家工業化進程加快、人工智能等新興數字化能源密集型產業擴張,全球能源電力需求激增。與此同時,碳中和目標對能源結構轉型提出了巨大挑戰,迫使各國加快低碳電力布局,并將核能納入能源發展規劃。國際原子能機構已連續五年上調核能增長預期,在樂觀情景下,到2050年,全球核電裝機容量將達到2024年水平的2.5倍。
國際原子能機構預測,未來數十年內,雖然大堆仍將保持核心地位,但小堆憑借獨特優勢,已展現出巨大發展潛力,到2050年,小堆將貢獻全球核電新增容量的四分之一。根據國際原子能機構和經合組織核能機構有關小堆發展專題報告,除在運和在建的小堆外,全球還有68種小堆設計方案處于不同研發階段,包括水冷、氣冷、液態金屬冷卻、熔鹽冷卻等堆型,其中非水冷堆占比高達三分之二,有51種小堆進入預許可或正式許可審查流程,許多國家也將小堆納入技術考量范疇,全球對小堆的興趣和關注度持續攀升。
三、俄羅斯小堆發展狀況
俄羅斯小堆研發應用歷史悠久。早在20世紀50年代中葉,蘇聯便開始研發建設小堆(尚非小型模塊化反應堆),并先后在陸上固定式核電站、陸上移動式核電站(布置在履帶運輸車和輪式載具上)、核潛艇、空間核動力裝置、核動力破冰船、浮動式核電站等多種應用場景進行部署,用于供電、供熱、動力輸出等。俄羅斯小型模塊化反應堆研發歷史可追溯至20世紀90年代,1993年俄羅斯OKBM設計局基于陸上臺架完成了“防波堤-3”浮動式核電站(配備2臺АВV-6M模塊化反應堆)技術設計,1994年啟動施工圖設計和建造,后由于缺乏資金支持導致項目中斷。
近年來,俄羅斯小堆發展迅猛,技術持續更新迭代,應用場景也日趨多元。除在運的搭載KLT-40壓水堆的老式破冰船、KLT-40S壓水堆的浮動式核電站、RITM-200壓水堆的22220型破冰船外,還正在積極籌建并示范部署包括RITM-200S(N)壓水堆、RITM-400壓水堆、“Shelf-M”壓水堆、BREST-OD-300鉛冷快堆等在內的多個型號,功率在1萬~30萬千瓦不等,適用于陸上和海上不同功能場景。根據規劃,自2028年起俄羅斯將陸續共計投運11臺小堆機組,其中各類小型壓水堆將為北極開發、偏遠地區發展、礦產資源開采、數據中心建設等提供能源動力,BREST-OD-300鉛冷快堆將成為構建閉式燃料循環的關鍵一環。
四、俄羅斯小堆海外市場開拓
核電出口對俄羅斯經濟的倍增效應顯著。根據俄羅斯國家原子能集團公司(以下簡稱俄原集團)測算,其海外核電站建設項目,每投入1盧布,在建設階段可為俄羅斯GDP額外貢獻1.9盧布,在運營階段至少貢獻1.7盧布。在當前俄羅斯經濟發展面臨西方制裁的情勢下,俄羅斯政府已要求俄原集團加大海外核能市場開發力度,后者也關注到國際小堆市場的巨大紅利,在輸出大堆的同時,已將小堆出口列為未來十年的戰略方向,力爭2030年在不斷形成的全球小堆市場中占據20%份額;RITM-200系列小堆電站和浮動機組被列為出口主打產品;降低建造成本(目標是每千瓦裝機容量約3500—4000美元)、加快建設周期、適應不同國家地區的監管要求,已成為俄原集團小堆發展的重點任務。
在俄羅斯政府、企業的協同攻關下,目前俄原集團已在國際小堆市場開發中取得實質性成效,相關堆型也已成功落地烏茲別克斯坦,并正在與中東(如伊朗)、中亞(如吉爾吉斯斯坦)、東南亞(如印度尼西亞、緬甸、馬來西亞)、南亞(如印度)、非洲(如埃及、布基納法索)、南美(如巴西)、東歐(如塞爾維亞)等區域國家積極開展小堆合作意向對接,部分意向也接近落地。
五、相關啟示
全球核能發展正迎來全面復興,小堆的廣泛應用潛力,將成為大堆的有益補充,受到的關注度與日俱增,發展預期持續向好。主要核能國家正加力加速布局小堆發展,新興核能國家也在不斷釋放小堆市場需求,該領域國際市場空間廣闊。俄羅斯作為核能發展大國,深耕小堆發展多年,技術路線多樣,應用場景多元,相關堆型已獲國內示范應用,現正持續發力布局國際小堆市場,并已成功拿下海外首個小堆訂單。
我國在小堆領域的技術研發、工程示范、國際合作等方面已具備一定先發優勢,宜在做好國內小堆工程應用、技術經濟性指標提升的同時,加大小堆國際科技產業合作生態培育。進一步加強與國際原子能機構、國際標準化組織、世界核電運營者協會等國際組織的合作,打造小堆國際合作示范中心,參與甚至引領小堆國際標準的制定發布,輸出小堆發展理念和技術標準,分享小堆建設和運行經驗,全面提升我在小堆領域的全球話語權。同時,要精準定位新興核能市場需求,努力挖掘國外小堆應用場景潛力,采取差異化產品推廣戰略,加大與目標國政府、企業、公共層面的溝通力度,加強海外小堆市場的開發布局。