美将启动全球首个小堆项目

    6月初，一个由美国顶尖核工程师组成的团队来到田纳西州东部的克林奇河畔四处挖掘，他们正在为一个历史性的突破寻找合适的诞生地。据美国《国家地理》杂志报道，这个团队的任务包括采集周边岩芯样本，记录地质、水文和地震条件，目的是为全球第一个商业化的模块化小型核反应堆选址做准备。
　　选择田纳西州并非偶然，美国核能研究的发源地就在这里：二战期间，一批探索者将阿巴拉契亚山脉和田纳西河之间的广袤区域踏了个遍，最终决定在田纳西河支流克林奇河流域的橡树岭研究和制造原子弹；战后，在原有设施的基础之上，美国规模最大的国家级实验室——橡树岭国家实验室落户于此。
　　上世纪70年代，美国官方和民间还曾想过在橡树岭修建第一个商业化的快中子增殖反应堆，最终因成本和安全因素放弃。而这两个因素直到今天仍然是困扰核能应用的棘手难题。因此支持发展模块化小堆发展的人着重强调的就是其经济性和环保性。就连围绕财政悬崖问题斗得你死我活的美国民主、共和两党也罕见地在小堆项目上达成一致，同意政府拨款4.52亿美元支持为期5年的研发计划。
　　美国最大的公共电力机构——田纳西河谷管理局和建筑工程公司Babcock & Wilcox 计划2022年前在遭弃的快中子增殖项目原址建造两座模块化小堆原型堆。据称，这将是4.52亿美元研发计划资助的首批项目。
　　新的美国能源部部长莫尼兹4月份在一次听证会上指出，发展模块化小堆非常有前景。“我敢说，（模块化小堆）将成为核能技术发展的最大突破。”
　　传统意义上的核电是大块头能源，核电产业一直追求缩小反应堆尺寸。统计数据显示，全球十大发电站中有4个是核电站，美国核电机组平均装机容量超过100万千瓦，可为80万户美国家庭提供充足电力。即便是美国最小的在役核电机组——内布拉斯加州的Fort Calhoun 核电站，装机容量也超过50万千瓦。
　　成本优势突出
　　由Babcock & Wilcox 旗下负责核能业务的子公司B&W mPower承建的美国首个模块化小堆原型堆规模只有18万千瓦。支持者认为，造小堆比大堆容易。受核燃料价值影响，尽管现有核电站发电成本低于燃煤和燃气电站，但修建大型核电站的成本并不低，实际上是贵得惊人。
　　管理咨询公司博斯公司资深能源分析师汤姆·弗雷赫梯就认为，核电领域的投资经常得不到回报。近年来美国电力企业申报的核电项目不下30个，但一半以上的申请石沉大海。大型核电项目必然带来巨大的融资风险，投资方担心的是，如果项目上马，最终用电需求却不及预期将如何应对？“对于中小企业而言，电站发电规模超过用电需求是难以承受的财务风险。”
　　芝加哥大学能源专家鲍勃·罗斯内也承认，普通核电站动辄200亿美元的造价让很多企业望而却步，只有少数大公司能够承担。“哪一家公司会将其市值1/3的资金押宝在存在风险的项目上？”罗斯内强调，“相比之下，模块化小堆资金风险小得多。由于组件可在工厂生产，运抵工地后经过组装就能立即投入使用，成本可低至10亿到20亿美元。”
　　此外，模块化小堆还能整体拆除和组件回收，核废料也能实现标准化管理。该项技术的另一项革新是可以使用冷气，这样一来就无需像现在的核电站那样大量耗费水资源。
　　B&W mPower董事长兼首席执行官克里斯托弗·毛睿透露，原型堆设计正在公司设在弗吉尼亚州林赤堡的工厂进行测试。据介绍，小堆全部组件和配套的安全设施加起来，体积跟一架波音737客机一般大小。
　　在毛睿眼中，模块化小堆的问世是零排放发电的福音。“美国能源部和核电工业已经自发地在推动小堆技术的研发。”毛睿指出，核电虽非十全十美，但核电在未来50年能源发展的任何一种模式中都不可或缺。
　　安全性能卓越
　　事实上，B&W mPower并不是唯一钟情小堆的公司，全球知名的核电或工程企业几乎都在竞相研发小堆，其中包括美国西屋、韩国电力公社、法国阿海珐和英国艾铭（AMEC）。
　　而据弗雷赫梯透露，仅在俄罗斯一个国家就有5种不同的小堆原型堆正在同步研发。“小堆技术在国际市场上拥有良好的前景，很多发展中国家虽拥有丰富的铀矿资源，但不具备大型核电的开发能力。”弗雷赫梯表示，“小堆方便生产，又易于运输和组装，正好可以满足这些国家利用铀资源，发展核电的需要。”
　　尽管面临激烈竞争，B&W mPower并未感到巨大压力，这要归功于美国政府的鼎力支持。根据今年4月达成的一项协议，美国能源部将在第一年向B&W mPower项目提供7900万美元资金，并有可能通过国会增加至少2.26亿美元的拨款。
　　除成本优势之外，支持者还认为，小堆“娇小”的尺寸有利于巩固核电安全。例如美国核电安全监管条例要求，核电站在断电后4至8小时内要能保持堆芯冷却。目前美国最先进的大型核电站——佐治亚州的Vogtle核电站能够应付3天的停运。而模块化小堆安全性能更加优越，在断电情况下能够维持堆芯周围的水循环，几周之内都不会发生堆芯熔化。
　　此外，依照B&W mPower的设计，反应堆将埋在地下，同时顶部加装有一块混凝土材质的保护板，因此能有效防止飞机撞击等造成的破坏。
　　还有核电专家认为，运营模块化小堆比大型核电站省事。大型核电站往往由好几个部分组成，其中包括堆芯、蒸汽发生器、泵站和大大小小的阀门装置，每个都需要不少的人工进行操作。而小堆原件小，而且构成也很单一。
　　为防止核电站出事故时发生核泄漏，美国核能监管委员会（NRC）要求核电站方圆10英里作为法定疏散区。而据毛睿介绍，由于具备高效安全系统，模块化小堆所需要的疏散半径仅为半英里。这意味着，小堆能够更接近用电负荷较高的城区。
　　面临挑战不少
　　不过也有人反对毛睿的观点。非政府机构忧思科学家联盟（Union of Concerned Scientists）全球安全项目的资深研究员埃德温·莱曼举例说，无论是2年前的福岛还是1986年的切尔诺贝利，核泄漏对水资源和食品污染的范围都超过了事故地点方圆100英里，因此不能简单地用疏散区的大小来评判反应堆设计的安全性。“况且小堆还没有成熟的机型。”
　　事实上，支持者强调的小堆的优点在莱曼眼中都成了缺点。例如，支持者认为小堆组件易于组装，莱曼认为，这增加了小堆的脆弱性。他补充说：“如果恐怖分子接近小堆，只要进行一次爆炸袭击，就有可能摧毁其主要和备用的全部安全设施。”
　　莱曼还怀疑小堆的经济性。小堆的造价的确可能低于大型核电站，但这并不表示其发电成本一定比后者低。“价格通常与规模成反比。”莱曼预测，“小堆发展的再好，发电成本也只会跟大型核电站持平。就凭这一点，电力企业不太可能放弃天然气等其他更经济的替代能源而投资核电。”
　　美国新任能源部长莫尼兹也坦承，项目存在很多不确定因素，但反复强调小堆研发的重要性。他在上文提及的听证会上表示，小堆具备更高的安全性能，因此值得大规模投入。
　　据悉，Babcock & Wilcox计划明年将设计报批美国核管会。
　　田纳西河谷管理局负责模块化小堆技术的高级经理丹·斯淘特透露，该机构的长期规划是在废弃煤矿上修建小堆。但如果审批太麻烦，导致预期收益率不高，也有可能中止这个项目。他最后强调，就目前而言，无论是项目组的工程人员，还是区域内的消费者对小堆的前景还是比较乐观的。“我们在消费者中做了一次调查，结果非常积极。我们始终相信，修建模块化小堆能缩小疏散区范围，同时降低造价。”