为什么小型模块堆无助于应对气候危机

小型模块堆（SMR）的规划发电量缺乏300 MW，而惯例反响堆一般在1000至1600 MW之间。

核工业界一向在尽力推进SMR的开展，听说是为了应对气候变化问题。但关于气候变化问题，SMR真的有用吗？

要回答以上问题，有两个要素最为重要——时刻和本钱。

轻水堆在一般技能和规划原则上与美国现在的动力堆相同，从理论上讲，轻水堆难度较低，结构也更为简略。

并且燃料规划也有不同之处，如规划为固态球形，像沙子相同穿过反响堆堆芯，或熔融资料流过堆芯；慢化剂如石墨；冷却剂如氦、液态钠或熔融盐。

可是在这两方面，SMR的远景都很差。

1、经济与规划

因为规划经济的原因，惯例反响堆一般很大。并且制作一个三倍于SMR功率的惯例反响堆，不需求三倍于SMR的钢材或三倍于SMR的人工费用。也正是SMR的这种缺陷，导致在上个世纪五六十时代美国制作的许多小型反响堆提早封闭。

SMR的支持者宣称，模块化和工厂化制作能够补偿SMR在经济方面的缺乏。大规划出产反响堆部件并在安装线上进行制作将下降本钱。

此外，每千瓦的比较本钱意味着每个小反响堆的本钱要低得多，然后下降了采购商的整体本钱要求。

不过，完成规划化出产并不是那么一往无前的。

即便对制作商进步出产功率和下降本钱作出达观的假定，制作不计其数台SMR（与大型反响堆比较，价格会更高）也有必要依照SMR与大型反响堆每千瓦的比较本钱进行。

假如从前史开展来看，SMR每千瓦的本钱或许底子降不下来。就整个核工业界而言，包含美国和法国这两个具有最多核电站的国家——整体而言，制作新堆比旧堆会愈加贵重。

尽管因为规划小得多，每台SMR的本钱会更低，但几个反响堆一般会安装在一个地点，然后再次进步了采购商的项目总本钱。

2、规划化出产

假如批量出产的反响堆呈现过错导致安全问题，那么整批次或许都有必要召回——就像波音737 MAX和波音787愿望客机相同。

但怎么召回放射性反响堆呢？假如一个电力体系需求召回彻底相同的反响堆，会发生什么？

核工业界或政府还没有处理这些问题——事实上，以上问题都还没有被注意到。可是，从智能手机到喷气式飞机，“召回”是规划制作的一个可猜测且一向的特征。

这个问题不仅仅是理论上的。

压水堆的一大经济问题是，一般选用轻水SMR的规划，包含已取得核办理委员会有条件认证的纽斯凯尔（NuScale）的规划，需求提早替换蒸汽发生器——大型，贵重的热交换器，将反响堆的高压热水转化为驱动汽轮发电机的蒸汽。

在曩昔的十年里，这些问题导致了南加州圣奥诺弗雷（San Onofre）的两座反响堆和佛罗里达州水晶河（Crystal River）的一座反响堆永久封闭。

一些SMR轻水堆规划会将蒸汽发生器放置在反响堆容器内，很难替换，一旦蒸汽发生器呈现问题或许导致反响堆永久性停堆。

咱们现已看到了模块化结构的问题。这是西屋AP1000反响堆规划的一个中心方面，可是在美国和我国制作的AP1000反响堆现已呈现了严峻的制作本钱超标和进展延误。

2015年，佐治亚州公共服务委员会（GeorgiaPublic Service Commission）一名前职工对《华尔街日报》（Wall Street Journal）标明，“模块堆制作没有到达公用事业公司许诺的方针。”

规划化制作的需求也形成了鸡和蛋的经济问题。没有这些工厂，SMR永久无法完成理论上的本钱下降——这正是补偿规划经济缺乏的战略中心。但假如没有本钱的下降，就不会有很多的订单来影响首要树立供应链所需的出资。

3、SMR的成绩

SMR迄今为止的成绩显现了其惨白的远景。

爱达荷州一个选用NuScale规划的拟建项目，在混凝土浇筑之前，总本钱就已从2015年的30亿美元左右上升到2020年的61亿美元。

这种形式也适用于其他相似的SMR概念，尤其是那些不根据轻水反响堆的概念。例如，一向在拟议中的钠反响堆（45 MW，比SMR稍大，经过钠冷却），自1950年以来全世界在研讨上就花费了1000亿美元，但钠冷堆在全球范围内一向没有商业动态。

取得此类规划的安全赞同或许需求更长的时刻，并且本钱更高。在许多情况下，即便树立认证程序也需求数年时刻，因为每种规划类型的安全和事端形式不同。

例如，高温气体石墨堆最大的危险不是堆芯熔毁，而是火灾。

NuScale 的SMR尽管选用了惯例轻水堆规划，但仅用于开发和认证阶段的估量本钱就到达15亿美元。新的非轻水规划很或许费用更高，从概念阶段到答应证检查和赞同阶段也会需求更长的时刻。

关于SMR，坚持与现在大型反响堆相同的发电本钱将十分困难——鉴于大型反响堆的高本钱，SMR的经济性研制也困难重重。

风能和太阳能发电的本钱一向在下降，并且估量下降起伏会更大。

华尔街金融咨询公司Lazard估量，公用事业规划的太阳能和风能本钱约为每兆瓦时40美元。核能是这一数字的四倍——约为每兆瓦时160美元——这一本钱差额足以补偿太阳能和风能的间歇性问题。

SMR的支持者以为，核能或许是对不稳定电源的一种恰当弥补，例如风力或光伏发电，这些动力在电网中的比例一向在添加。

但这样的布置也有巨大的危险。

核反响堆，不管巨细，都不太合适应对电力动摇问题，因为它们具有较高的固定本钱（本钱）和较低的可变本钱（燃料和保护）。

这便是核电站被用作根本负荷电源的原因——一般将固定本钱分摊到最大千瓦时数上，整体本钱就显得较低。而应对电力动摇问题意味着核能只承当部分负荷需求，本钱是添加的。

运用SMR的高温等淡化海水或制作氢气也不经济，最重要的是，动力供应本钱也高。

4、SMR与气候危机

现在，气候问题火烧眉毛。政府间气候变化专门委员会和其他世界组织正告说，为阻挠气候变化形成的不可逆转的危害，咱们需求在未来十年内大幅削减排放。

可是，在未来十年，SMR的奉献根本为零。

SMR的远景也很暗淡，因为第一条供应链在现场建成、测验和验证之后，整个供应链才干树立起来。

自上个世纪以来，美国动力部一向在开发SMR。2001年，美国动力部核能办公室猜测，有近10种SMR规划“具有经济潜力，只需处理某些技能和答应问题就能够在本十年完毕前投入运用”。

在这一达观的主意曩昔近20年后，最早的官方估量布置日期仅为2029年至2030年，不过这个日期也是十分不确定的，因为核办理委员会的反响堆保证咨询委在其间现已发现了许多严峻的安全问题。在任何电力公司请求制作SMR之前，这些问题都有必要得到处理。

SMR占用了名贵的公共资金。例如，联邦政府现已为NuScale的SMR规划开发供给了至少3.14亿美元的资金，据报道，联邦政府还赞同投入3.5亿美元的新配套资金。

Babcock&Wilcox从动力部获取超越1亿美元的mPower规划，但因为没有客户，2017年该项目阻滞。

5、其他问题

用水是另一个问题，估量未来会愈加明显。

核电站的取水要求十分高。一个300 MW的反响堆在90%的容量因数下运转，每天将抽出1.6亿至3.9亿加仑的水。

假如经过空气冷却来削减对水的需求，就需求添加一个高塔和大型电扇——这将进一步进步制作本钱，并将发电量削减到反响堆容量的7%。

最终，SMR还将发生多种放射性核废料，因为反响堆的物理尺度较小，并且因为经济原因常常替换燃料。根据轻水堆堆型开发规划的SMR，如NuScale堆型，每兆瓦时的发电量也会发生更多的核废料。

6、定论

在全球快速过渡到无碳电力方面，SMR的实际远景并不明亮。即便是轻水堆规划公司（其间NuScale最先进）一向倾尽尽力，远景也将十分暗淡。而那些运用石墨燃料或钠冷却的反响堆，远景或许更为宽广。

SMR要完成与大型反响堆本钱相等将十分困难，何况现在本钱一向居高不下。

在完成“气候友爱型动力体系”的道路上，有两样最为重要：时刻和金钱。客观评价标明，SMR在这两方面彻底没有优势。

因而，SMR在很难在缓解气候变化方面发挥重要作用。