6月初，一個(gè)由美國頂尖核工程師組成的團(tuán)隊(duì)來到田納西州東部的克林奇河畔四處挖掘，他們正在為一個(gè)歷史性的突破尋找合適的誕生地。據(jù)美國《國家地理》雜志報(bào)道，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)包括采集周邊巖芯樣本，記錄地質(zhì)、水文和地震條件，目的是為全球第一個(gè)商業(yè)化的模塊化小型核反應(yīng)堆選址做準(zhǔn)備。

　　選擇田納西州并非偶然，美國核能研究的發(fā)源地就在這里：二戰(zhàn)期間，一批探索者將阿巴拉契亞山脈和田納西河之間的廣袤區(qū)域踏了個(gè)遍，最終決定在田納西河支流克林奇河流域的橡樹嶺研究和制造原子彈；戰(zhàn)后，在原有設(shè)施的基礎(chǔ)之上，美國規(guī)模最大的國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室——橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室落戶于此。

　　上世紀(jì)70年代，美國官方和民間還曾想過在橡樹嶺修建第一個(gè)商業(yè)化的快中子增殖反應(yīng)堆，最終因成本和安全因素放棄。而這兩個(gè)因素直到今天仍然是困擾核能應(yīng)用的棘手難題。因此支持發(fā)展模塊化小堆發(fā)展的人著重強(qiáng)調(diào)的就是其經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。就連圍繞財(cái)政懸崖問題斗得你死我活的美國民主、共和兩黨也罕見地在小堆項(xiàng)目上達(dá)成一致，同意政府撥款4.52億美元支持為期5年的研發(fā)計(jì)劃。

　　美國最大的公共電力機(jī)構(gòu)——田納西河谷管理局和建筑工程公司Babcock & Wilcox 計(jì)劃2022年前在遭棄的快中子增殖項(xiàng)目原址建造兩座模塊化小堆原型堆。據(jù)稱，這將是4.52億美元研發(fā)計(jì)劃資助的首批項(xiàng)目。

　　新的美國能源部部長莫尼茲4月份在一次聽證會(huì)上指出，發(fā)展模塊化小堆非常有前景。“我敢說，（模塊化小堆）將成為核能技術(shù)發(fā)展的最大突破。”

　　傳統(tǒng)意義上的核電是大塊頭能源，核電產(chǎn)業(yè)一直追求縮小反應(yīng)堆尺寸。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球十大發(fā)電站中有4個(gè)是核電站，美國核電機(jī)組平均裝機(jī)容量超過100萬千瓦，可為80萬戶美國家庭提供充足電力。即便是美國最小的在役核電機(jī)組——內(nèi)布拉斯加州的Fort Calhoun 核電站，裝機(jī)容量也超過50萬千瓦。

　　成本優(yōu)勢突出

　　由Babcock & Wilcox 旗下負(fù)責(zé)核能業(yè)務(wù)的子公司B&W mPower承建的美國首個(gè)模塊化小堆原型堆規(guī)模只有18萬千瓦。支持者認(rèn)為，造小堆比大堆容易。受核燃料價(jià)值影響，盡管現(xiàn)有核電站發(fā)電成本低于燃煤和燃?xì)怆娬?，但修建大型核電站的成本并不低，?shí)際上是貴得驚人。

　　管理咨詢公司博斯公司資深能源分析師湯姆·弗雷赫梯就認(rèn)為，核電領(lǐng)域的投資經(jīng)常得不到回報(bào)。近年來美國電力企業(yè)申報(bào)的核電項(xiàng)目不下30個(gè)，但一半以上的申請(qǐng)石沉大海。大型核電項(xiàng)目必然帶來巨大的融資風(fēng)險(xiǎn)，投資方擔(dān)心的是，如果項(xiàng)目上馬，最終用電需求卻不及預(yù)期將如何應(yīng)對(duì)？“對(duì)于中小企業(yè)而言，電站發(fā)電規(guī)模超過用電需求是難以承受的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。”

　　芝加哥大學(xué)能源專家鮑勃·羅斯內(nèi)也承認(rèn)，普通核電站動(dòng)輒200億美元的造價(jià)讓很多企業(yè)望而卻步，只有少數(shù)大公司能夠承擔(dān)。“哪一家公司會(huì)將其市值1/3的資金押寶在存在風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目上？”羅斯內(nèi)強(qiáng)調(diào)，“相比之下，模塊化小堆資金風(fēng)險(xiǎn)小得多。由于組件可在工廠生產(chǎn)，運(yùn)抵工地后經(jīng)過組裝就能立即投入使用，成本可低至10億到20億美元。”

　　此外，模塊化小堆還能整體拆除和組件回收，核廢料也能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。該項(xiàng)技術(shù)的另一項(xiàng)革新是可以使用冷氣，這樣一來就無需像現(xiàn)在的核電站那樣大量耗費(fèi)水資源。

　　B&W mPower董事長兼首席執(zhí)行官克里斯托弗·毛睿透露，原型堆設(shè)計(jì)正在公司設(shè)在弗吉尼亞州林赤堡的工廠進(jìn)行測試。據(jù)介紹，小堆全部組件和配套的安全設(shè)施加起來，體積跟一架波音737客機(jī)一般大小。

　　在毛睿眼中，模塊化小堆的問世是零排放發(fā)電的福音。“美國能源部和核電工業(yè)已經(jīng)自發(fā)地在推動(dòng)小堆技術(shù)的研發(fā)。”毛睿指出，核電雖非十全十美，但核電在未來50年能源發(fā)展的任何一種模式中都不可或缺。

　　安全性能卓越

　　事實(shí)上，B&W mPower并不是唯一鐘情小堆的公司，全球知名的核電或工程企業(yè)幾乎都在競相研發(fā)小堆，其中包括美國西屋、韓國電力公社、法國阿?，m和英國艾銘（AMEC）。

　　而據(jù)弗雷赫梯透露，僅在俄羅斯一個(gè)國家就有5種不同的小堆原型堆正在同步研發(fā)。“小堆技術(shù)在國際市場上擁有良好的前景，很多發(fā)展中國家雖擁有豐富的鈾礦資源，但不具備大型核電的開發(fā)能力。”弗雷赫梯表示，“小堆方便生產(chǎn)，又易于運(yùn)輸和組裝，正好可以滿足這些國家利用鈾資源，發(fā)展核電的需要。”

　　盡管面臨激烈競爭，B&W mPower并未感到巨大壓力，這要?dú)w功于美國政府的鼎力支持。根據(jù)今年4月達(dá)成的一項(xiàng)協(xié)議，美國能源部將在第一年向B&W mPower項(xiàng)目提供7900萬美元資金，并有可能通過國會(huì)增加至少2.26億美元的撥款。

　　除成本優(yōu)勢之外，支持者還認(rèn)為，小堆“嬌小”的尺寸有利于鞏固核電安全。例如美國核電安全監(jiān)管條例要求，核電站在斷電后4至8小時(shí)內(nèi)要能保持堆芯冷卻。目前美國最先進(jìn)的大型核電站——佐治亞州的Vogtle核電站能夠應(yīng)付3天的停運(yùn)。而模塊化小堆安全性能更加優(yōu)越，在斷電情況下能夠維持堆芯周圍的水循環(huán)，幾周之內(nèi)都不會(huì)發(fā)生堆芯熔化。

　　此外，依照B&W mPower的設(shè)計(jì)，反應(yīng)堆將埋在地下，同時(shí)頂部加裝有一塊混凝土材質(zhì)的保護(hù)板，因此能有效防止飛機(jī)撞擊等造成的破壞。

　　還有核電專家認(rèn)為，運(yùn)營模塊化小堆比大型核電站省事。大型核電站往往由好幾個(gè)部分組成，其中包括堆芯、蒸汽發(fā)生器、泵站和大大小小的閥門裝置，每個(gè)都需要不少的人工進(jìn)行操作。而小堆原件小，而且構(gòu)成也很單一。

　　為防止核電站出事故時(shí)發(fā)生核泄漏，美國核能監(jiān)管委員會(huì)（NRC）要求核電站方圓10英里作為法定疏散區(qū)。而據(jù)毛睿介紹，由于具備高效安全系統(tǒng)，模塊化小堆所需要的疏散半徑僅為半英里。這意味著，小堆能夠更接近用電負(fù)荷較高的城區(qū)。

　　面臨挑戰(zhàn)不少

　　不過也有人反對(duì)毛睿的觀點(diǎn)。非政府機(jī)構(gòu)憂思科學(xué)家聯(lián)盟（Union of Concerned Scientists）全球安全項(xiàng)目的資深研究員埃德溫·萊曼舉例說，無論是2年前的福島還是1986年的切爾諾貝利，核泄漏對(duì)水資源和食品污染的范圍都超過了事故地點(diǎn)方圓100英里，因此不能簡單地用疏散區(qū)的大小來評(píng)判反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的安全性。“況且小堆還沒有成熟的機(jī)型。”

　　事實(shí)上，支持者強(qiáng)調(diào)的小堆的優(yōu)點(diǎn)在萊曼眼中都成了缺點(diǎn)。例如，支持者認(rèn)為小堆組件易于組裝，萊曼認(rèn)為，這增加了小堆的脆弱性。他補(bǔ)充說：“如果恐怖分子接近小堆，只要進(jìn)行一次爆炸襲擊，就有可能摧毀其主要和備用的全部安全設(shè)施。”

　　萊曼還懷疑小堆的經(jīng)濟(jì)性。小堆的造價(jià)的確可能低于大型核電站，但這并不表示其發(fā)電成本一定比后者低。“價(jià)格通常與規(guī)模成反比。”萊曼預(yù)測，“小堆發(fā)展的再好，發(fā)電成本也只會(huì)跟大型核電站持平。就憑這一點(diǎn)，電力企業(yè)不太可能放棄天然氣等其他更經(jīng)濟(jì)的替代能源而投資核電。”

　　美國新任能源部長莫尼茲也坦承，項(xiàng)目存在很多不確定因素，但反復(fù)強(qiáng)調(diào)小堆研發(fā)的重要性。他在上文提及的聽證會(huì)上表示，小堆具備更高的安全性能，因此值得大規(guī)模投入。

　　據(jù)悉，Babcock & Wilcox計(jì)劃明年將設(shè)計(jì)報(bào)批美國核管會(huì)。

　　田納西河谷管理局負(fù)責(zé)模塊化小堆技術(shù)的高級(jí)經(jīng)理丹·斯淘特透露，該機(jī)構(gòu)的長期規(guī)劃是在廢棄煤礦上修建小堆。但如果審批太麻煩，導(dǎo)致預(yù)期收益率不高，也有可能中止這個(gè)項(xiàng)目。他最后強(qiáng)調(diào)，就目前而言，無論是項(xiàng)目組的工程人員，還是區(qū)域內(nèi)的消費(fèi)者對(duì)小堆的前景還是比較樂觀的。“我們在消費(fèi)者中做了一次調(diào)查，結(jié)果非常積極。我們始終相信，修建模塊化小堆能縮小疏散區(qū)范圍，同時(shí)降低造價(jià)。”記者 白晶