法國(guó)已推出兩個(gè)小型堆技術(shù)

　　NP-300是阿海琺21世紀(jì)初在潛艇動(dòng)力堆基礎(chǔ)上推出的一種可用于發(fā)電、供暖和海水淡化的小型壓水堆設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)使用了非能動(dòng)安全系統(tǒng)，裝機(jī)容量在100～300 Mwe之間，能夠以高達(dá)每天50萬(wàn)立方米的產(chǎn)能進(jìn)行海水淡化。2004年，曾預(yù)計(jì)法國(guó)核監(jiān)管機(jī)構(gòu)將在2005年啟動(dòng)對(duì)該設(shè)計(jì)的認(rèn)證。但是阿?，m此后一直沒(méi)有公布有關(guān)NP-300研發(fā)進(jìn)展以及部署的信息。

　　F1exblue是由法國(guó)國(guó)有船舶制造企業(yè)DCNS集團(tuán)、阿?，m、法國(guó)電力公司和法國(guó)原子能與替代能源委員會(huì)合作研發(fā)的一種小型模塊化壓水堆設(shè)計(jì)，可以部署在距離海岸達(dá)15千米、深達(dá)100米的穩(wěn)定海床上，并可以根據(jù)市場(chǎng)需求在同一位置安裝多個(gè)模塊。在可以通過(guò)岸上控制室對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行遙控操作的同時(shí)，還在模塊內(nèi)安裝了控制室，從而使操縱員能夠在模塊內(nèi)進(jìn)行關(guān)鍵的操作，包括啟動(dòng)和維護(hù)作業(yè)。

　　單個(gè)F1exblue反應(yīng)堆模塊長(zhǎng)約146米，直徑約14米，功率為160Mwe。一個(gè)模塊由4段組成，即前段、汽輪機(jī)段、反應(yīng)堆段和后段。其中前段和后段可容納二級(jí)控制室、輔助工藝設(shè)備、儀控面板、備件、操縱員生活區(qū)和緊急救援設(shè)備。

　　Flexblue換料周期為40個(gè)月。在每個(gè)運(yùn)行周期結(jié)束時(shí)，將把反應(yīng)堆運(yùn)回其輔助設(shè)施，以進(jìn)行換料和定期維護(hù)。該反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)壽期為60年，每10年大修一次。在往返輔助設(shè)施的過(guò)程中，反應(yīng)堆處于停堆狀態(tài)。

　　2011年，原委會(huì)、法電、阿海琺和DCNS對(duì)小堆的電力市場(chǎng)前景及其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了首次分析，分析的結(jié)論是應(yīng)對(duì)小堆加以關(guān)注，尤其是如果能實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)和制造，小堆的發(fā)電成本可降至約100歐元／Mwh。因此，這些機(jī)構(gòu)決定繼續(xù)進(jìn)行陸地和海底小堆的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性研究，并于2012年年初組建了一個(gè)聯(lián)合體。

　　小堆價(jià)值得到越來(lái)越多的認(rèn)可

　　在小堆可行性研究中，僅考慮使用壓水堆，單堆功率約為150MWe。由阿?，m提出的一體化小堆的結(jié)構(gòu)體征是，將蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器均整合進(jìn)入反應(yīng)堆壓力容器中，這樣有利于自然循環(huán)，并可通過(guò)非能動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng)排出多余熱量。反應(yīng)性由控制棒束組件控制。

　　關(guān)于陸地核電廠，擬選擇可進(jìn)行模塊化制造、體積較小的金屬密封安全殼以及半埋式反應(yīng)堆廠房以減小外部侵害的影響，并考慮在同一廠址上布置4座小堆。

　　研究中考慮的海底核電廠采用Flexblue設(shè)計(jì)，即在深達(dá)100米、距離海岸幾公里的海底建設(shè)一座或幾座Flexblue反應(yīng)堆。

　　在安全分析中，考慮了從福島核事故汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。結(jié)果表明，在工廠或廠區(qū)進(jìn)行設(shè)備模塊化制造和組裝，能夠獲得特別高的質(zhì)量水平。此外，擬采用的非能動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng)以及外來(lái)危害預(yù)防措施可以確保堆芯熔化概率極低。即使發(fā)生堆芯熔化事故，小堆的特性也可以保證堆芯熔化物滯留在壓力容器內(nèi)。

　　研究表明，陸地和海底小堆的電力平準(zhǔn)化成本(LCOE)均可達(dá)到約100歐元／MWe，貼現(xiàn)率為8%。如果要實(shí)現(xiàn)這一電力平準(zhǔn)化成本，陸地核電廠需要建設(shè)兩或四座小堆，海底核電廠僅需建設(shè)一座Flexblue反應(yīng)堆。

　　英國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)鼓勵(lì)開(kāi)展小堆研究

　　2014年12月，英國(guó)下院能源與氣候變化特別委員會(huì)和英國(guó)國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室(NNL)均發(fā)布研究報(bào)告，敦促英國(guó)開(kāi)展小型模塊堆研究。此外，英國(guó)核先進(jìn)制造研究中心2014年11月與美國(guó)紐斯凱爾公司簽署了共同推進(jìn)小堆研究的協(xié)議。

　　英國(guó)下院能源與氣候變化特別委員會(huì)在2014年12月17日公布的一份報(bào)告中建議，盡管小型模塊堆的經(jīng)濟(jì)性目前尚未得到充分認(rèn)識(shí)，但英國(guó)政府還是應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)和部署小型模塊堆。

　　報(bào)告指出：“盡管我們認(rèn)識(shí)到核工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是利用傳統(tǒng)反應(yīng)堆技術(shù)完成現(xiàn)有新建核電計(jì)劃，但我們還認(rèn)識(shí)到小型模塊堆，尤其是基于已知核技術(shù)的小型模塊堆，是可供英國(guó)在未來(lái)十年使用的一種可行技術(shù)方案。”

　　報(bào)告建議：“與傳統(tǒng)大型核反應(yīng)堆相比，小型模塊堆能夠在以較低的前期資本投入獲得低碳能源方面發(fā)揮重要作用。盡管如此，小型模塊堆的商業(yè)可行性目前仍不明確。”

　　委員會(huì)指出，重要的是應(yīng)了解小型模塊堆與下述技術(shù)的比較優(yōu)勢(shì)：大型反應(yīng)堆、其他小型發(fā)電技術(shù)或需求管理。因此委員會(huì)建議英國(guó)政府開(kāi)展小型模塊堆的經(jīng)濟(jì)性研究，并確定使其具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力需要開(kāi)展的工作。

　　報(bào)告建議，很可能采用公共與私營(yíng)部門共同承擔(dān)費(fèi)用的方式在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)小型模塊堆的部署。但是，政府應(yīng)當(dāng)為小型模塊堆投資設(shè)定適當(dāng)?shù)臈l件，例如支持核監(jiān)管機(jī)構(gòu)推動(dòng)小型模塊堆的設(shè)計(jì)認(rèn)證工作以及明確選址方案。能源與氣候變化部應(yīng)確保核監(jiān)管辦公室擁有足夠的資源支持小型模塊堆開(kāi)發(fā)者在準(zhǔn)備設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)文件的初期階段開(kāi)展相關(guān)工作。

　　政府應(yīng)當(dāng)支持在現(xiàn)有核電廠址部署小型模塊堆。在這些廠址建設(shè)小型模塊堆示范堆，可將新建基礎(chǔ)設(shè)施的要求降至最低，并能獲得廠址中熟練工作人員的支持。

　　雖然現(xiàn)有的小型模塊堆設(shè)計(jì)主要是在其他國(guó)家研發(fā)的，但英國(guó)工業(yè)界能夠研發(fā)和獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并在首批小型模塊堆的部署過(guò)程中發(fā)揮作用。

　　委員會(huì)表示，這份研究成果提供了有用的初步財(cái)務(wù)分析，但其本身也承認(rèn)需要開(kāi)展更詳細(xì)的分析工作。

　　至2035年，英國(guó)可能會(huì)建設(shè)7GWe的小堆裝機(jī)容量

　　英國(guó)國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室在2014年12月3日公布的一份可行性報(bào)告中指出，通過(guò)投資小型模塊堆，英國(guó)將有機(jī)會(huì)在擁有和發(fā)展低碳電力技術(shù)和確保能源供應(yīng)安全方面“重獲技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位”。

　　這項(xiàng)研究對(duì)四種小型模塊堆設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)研究：中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司的ACP100+，巴布科克·威爾科克斯公司和柏克德公司的mPower，西屋公司的西屋小型模塊堆Westinghouse SMR，以及紐斯凱爾公司的紐斯凱爾電力模塊NuScale Power Module。

　　小型模塊堆的市場(chǎng)前景非常廣闊：如果具備經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，全球的潛在小型模塊堆市場(chǎng)到2035年可達(dá)65～85GWe的新裝機(jī)容量，總價(jià)值達(dá)3920億～6270億美元。到2035年，英國(guó)可能會(huì)建設(shè)7GWe的小型模塊堆裝機(jī)容量。

　　這份報(bào)告是英國(guó)政府與一個(gè)聯(lián)合體以費(fèi)用共擔(dān)的方式撰寫的。在撰寫過(guò)程中，國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了項(xiàng)目管理工作。除了國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室之外，聯(lián)合體的成員還包括阿美科集團(tuán)、阿特金斯集團(tuán)、畢馬威會(huì)計(jì)師事務(wù)所、勞氏船級(jí)社、核先進(jìn)制造研究中心、羅爾斯·羅伊斯公司和曼徹斯特大學(xué)。

　　一種小型模塊堆的首臺(tái)機(jī)組成本可能會(huì)與傳統(tǒng)核電機(jī)組相當(dāng)，但隨著更多后續(xù)機(jī)組的建設(shè)，將會(huì)越來(lái)越具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。但是，要作出商業(yè)決策，還需要進(jìn)一步論證。

　　國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室總經(jīng)理Paul Howarth表示，小型模塊堆技術(shù)已具有下述潛力：在英國(guó)清潔能源未來(lái)中發(fā)揮重要作用；通過(guò)英國(guó)企業(yè)廣泛參與到小型模塊堆系統(tǒng)的供應(yīng)鏈，為英國(guó)創(chuàng)造更多的財(cái)富。這份可行性報(bào)告是“在認(rèn)識(shí)小型模塊堆設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮的作用過(guò)程中的重要一步，并有助于抓住這一機(jī)遇”。

　　英國(guó)核先進(jìn)制造研究中心2014年11月與美國(guó)紐斯凱爾公司簽署了一份協(xié)議，合作研發(fā)后者推出的50 MWe小型模塊堆。

　　英國(guó)核先進(jìn)制造研究中心隸屬于謝菲爾德大學(xué)，其在電子束焊接、二極管激光熔覆和高精密機(jī)加工領(lǐng)域的能力，能夠推進(jìn)小型模塊堆的研發(fā)并降低造價(jià)。

　　紐斯凱爾小型模塊堆的正式名稱為紐斯凱爾電力模塊。這種反應(yīng)堆使用了非能動(dòng)安全系統(tǒng)，安全殼和反應(yīng)堆系統(tǒng)的高度為25米，直徑為5米，可以在工廠制造，然后運(yùn)抵廠址安裝，每個(gè)廠址可安裝多達(dá)12座反應(yīng)堆。為了推動(dòng)這種反應(yīng)堆的商業(yè)化部署，美國(guó)能源部正在為紐斯凱爾提供2.17億美元的資助。