由于核能既可滿足能源需求又能保護(hù)環(huán)境，美國(guó)奧巴馬總統(tǒng)多次呼吁“為了應(yīng)對(duì)環(huán)境變化、防止核擴(kuò)散、為全人類提供使用核能的機(jī)會(huì)，要研發(fā)新的核能技術(shù)并對(duì)已有的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行提升。”美國(guó)因?yàn)榧磳⒂写罅康男⌒突痣姍C(jī)組退役，加之稅收等原因?qū)剂想娬窘?jīng)濟(jì)性的影響，政府希望有大量的小型核反應(yīng)堆替代退役的火電機(jī)組。

　　據(jù)美國(guó)能源咨詢管理委員會(huì)預(yù)測(cè)，美國(guó)至少需要1100太瓦時(shí)的電力來(lái)自小堆，該規(guī)模將超過(guò)全美現(xiàn)有核電站的總發(fā)電量（799太瓦時(shí)），小堆將在確保美國(guó)能源安全方面發(fā)揮越來(lái)越大的作用。美國(guó)能源部確信模塊式小堆在美國(guó)有良好的市場(chǎng)前景，他們用“能源史上的又一個(gè)里程碑”“開創(chuàng)核能多用途新時(shí)代”“改變美國(guó)未來(lái)核能的關(guān)鍵”表述對(duì)小堆重要性的認(rèn)識(shí)。

    一、小堆綜述

　　IAEA將電功率小于30萬(wàn)千瓦的反應(yīng)堆定義為小型反應(yīng)堆。美國(guó)研發(fā)設(shè)計(jì)小堆的目的是為了實(shí)現(xiàn)用非化石燃料滿足能源需求增長(zhǎng)，有效降低碳排放。小堆有出口便利的特點(diǎn)，能夠增加就業(yè)。美國(guó)政府在與小堆核電公司簽署的協(xié)議中，明確規(guī)定小堆必須在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，以增強(qiáng)本國(guó)的制造能力并提高出口能力。

　　美國(guó)B&W mPower公司、NuScale公司以及西屋公司推出的小堆設(shè)計(jì)方案，以成熟的海軍艦艇技術(shù)和輕水堆核電技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)建造技術(shù)成熟且有各自的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。其中B&W mPower和NUSCALE研發(fā)的兩種小堆已獲得美國(guó)政府為期5年、總計(jì)4.52億美元的資金支持。NuScale公司計(jì)劃于2016年底向美國(guó)核管局（NRC）提交50MW小型模塊化反應(yīng)堆安全設(shè)計(jì)審查，2023年投入運(yùn)行。NuScale公司研發(fā)的小堆除了可以使用傳統(tǒng)的輕水堆燃料外，還可以使用MOX燃料。

　　二、優(yōu)勢(shì)與前景

　　一是小堆固有安全優(yōu)勢(shì)。小堆核能利用最核心的是安全問(wèn)題。小堆放射源項(xiàng)小、體積小，采用一體化建造。一體化建造能消除大失水事故（LOCA），即使發(fā)生事故也不會(huì)造成大量放射性物質(zhì)的快速釋放，潛在事故進(jìn)程緩慢，留有更長(zhǎng)的事故響應(yīng)時(shí)間，一回路具有高自然循環(huán)能力，因此不需要場(chǎng)外應(yīng)急，被稱為“核能史上的又一座里程碑”。另外，小堆采用完全非能動(dòng)安全系統(tǒng)，可以不需要人工干預(yù)，極大提高了安全性。美國(guó)政府支持開發(fā)的NuScale公司的堆芯熔化概率可以降到10的負(fù)8次方，比現(xiàn)在最先進(jìn)三代核電技術(shù)高出兩個(gè)量級(jí)。

　　二是小堆具有成本優(yōu)勢(shì)。小堆模塊化的特點(diǎn)決定了可以分段建造和發(fā)電，得到的收益用于建造新的小堆，因此可以降低建造的投資成本，能較快得到回報(bào)。另外，換料周期長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)不需要太多的專業(yè)化人才，有利于提高經(jīng)濟(jì)性，對(duì)一些缺乏人才的國(guó)家和地區(qū)的市場(chǎng)是有吸引力的。

　　三是小堆具有制造便捷優(yōu)勢(shì)。目前美國(guó)新建的大型反應(yīng)堆零部件盡可能地采用離堆的模塊化建造，但小堆模塊化建造意味著主要部件在其它地方生產(chǎn)后運(yùn)到建造現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，不需要超大鍛造件，反應(yīng)堆壓力容器和其它大鍛件都由美國(guó)國(guó)內(nèi)供應(yīng)商生產(chǎn)，由此帶來(lái)就業(yè)和出口機(jī)會(huì)。

　　四是小堆能夠滿足一些特殊用途。尺寸小和發(fā)電量少，可以作為大型核反應(yīng)堆的補(bǔ)充，適用于電量需求小、電網(wǎng)承受能力差、偏遠(yuǎn)地區(qū)的一些高耗能行業(yè)，如海水淡化、采礦業(yè)等，使用核動(dòng)力從堅(jiān)硬的頁(yè)巖中萃取油，可以顯著地減少碳排放。對(duì)于能源需求增長(zhǎng)緩慢的地區(qū)，可以采用裝機(jī)容量小的小堆；對(duì)于能源需求增長(zhǎng)迅速的地區(qū)，也可以采用小堆，小堆獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)為核電廠規(guī)模的延展提供了條件。

　　五是小堆具有防止核擴(kuò)散功能。美國(guó)所有的小堆都設(shè)計(jì)在地下，可以限制對(duì)核設(shè)施的破壞，也可限制放射性釋放。小堆被設(shè)計(jì)成“黑匣子”，裝好核燃料后的一體化裝置運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，用過(guò)后，整個(gè)機(jī)組運(yùn)回工廠進(jìn)行廢物處理處置。運(yùn)營(yíng)者不再承擔(dān)燃料循環(huán)的責(zé)任，降低了核擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。

美國(guó)能源部確信模塊式小堆在美國(guó)有良好的市場(chǎng)前景，他們用“能源史上的又一個(gè)里程碑”“開創(chuàng)核能多用途新時(shí)代”“改變美國(guó)未來(lái)核能的關(guān)鍵”表述對(duì)小堆重要性的認(rèn)識(shí)。

    三、制約因素

　　一是許可問(wèn)題。盡管美國(guó)積累了幾十年的核電運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，建立了先進(jìn)的管理體系，公眾已認(rèn)可核電的安全性，但是開發(fā)新型的小堆技術(shù)仍需要供應(yīng)商與核管會(huì)的合作，為小堆設(shè)計(jì)許可制定合理的頒發(fā)流程。另外，缺乏國(guó)際通用的許可標(biāo)準(zhǔn)是影響小堆推廣的一個(gè)障礙，在一個(gè)國(guó)家獲得批準(zhǔn)，并不代表在另一個(gè)國(guó)家也能夠獲得批準(zhǔn)，供應(yīng)商在開發(fā)不同市場(chǎng)時(shí)要面臨各種各樣復(fù)雜的許可審批程序。

　　二是應(yīng)急區(qū)域問(wèn)題。按照美國(guó)核管會(huì)的規(guī)定，為核反應(yīng)堆建立應(yīng)急區(qū)域沒(méi)有考慮反應(yīng)堆容量的大小。但核管會(huì)還是保留了可調(diào)整的余地，即如果供應(yīng)商能夠證明小的應(yīng)急區(qū)域是安全且可以接受的，核管會(huì)允許對(duì)功率低于250MW 的反應(yīng)堆調(diào)整應(yīng)急區(qū)域，這將涉及到很多小堆。如果能夠縮小小堆的應(yīng)急區(qū)域，將極大地降低來(lái)自環(huán)境保護(hù)、安保和消防等諸多方面的成本，可顯著提升小堆的經(jīng)濟(jì)性。

　　三是制造能力問(wèn)題。為了鼓勵(lì)能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，美國(guó)政府規(guī)定：用于能源生產(chǎn)的新型設(shè)備四年內(nèi)保持安全運(yùn)行可享受免稅待遇。由于最近幾十年美國(guó)沒(méi)有新建核反應(yīng)堆，相關(guān)設(shè)備制造能力減弱，核供應(yīng)商認(rèn)為四年太短了，僅恢復(fù)高精密核儀器的生產(chǎn)能力就需要幾年時(shí)間。也就是說(shuō)政府為制造商提供的優(yōu)惠對(duì)核供應(yīng)商不適用。

　　四是年費(fèi)問(wèn)題。美國(guó)現(xiàn)行一些政策不利于小堆開發(fā)，如根據(jù)《美國(guó)聯(lián)邦法典》10CFR 第171 部分的規(guī)定，核管會(huì)對(duì)獲得許可的所有反應(yīng)堆評(píng)估了統(tǒng)一的年費(fèi)，其中包括乏燃料貯存和核設(shè)施退役。除了年費(fèi)外，根據(jù)《普萊斯-安德森法》，每年還要向核責(zé)任保險(xiǎn)池交納保費(fèi)。2009年核管會(huì)提議對(duì)《美國(guó)聯(lián)邦法典》10CFR 中相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行修訂，根據(jù)明確的裝機(jī)容量來(lái)確定年費(fèi)金額，以建立一個(gè)差異化的年費(fèi)結(jié)構(gòu)。如果根據(jù)容量建立動(dòng)態(tài)年費(fèi)制度，那么小堆年費(fèi)將比大堆年費(fèi)少得多。

　　五是稅收問(wèn)題。美國(guó)一些供應(yīng)商注意到目前對(duì)于主要構(gòu)件強(qiáng)制征稅為3.3%～5.2%，但對(duì)于一些情況是免征稅的（主要對(duì)于2006 年7 月31 日前定貨的核反應(yīng)堆壓力容器和汽輪機(jī)）。從全世界范圍看，特別是歐洲和韓國(guó)，對(duì)于這些構(gòu)件的征稅是很高的。

　　六是出口程序問(wèn)題。小堆供應(yīng)商表示需要同海外新開發(fā)的市場(chǎng)簽訂合作協(xié)議，從法律層面保證小堆供應(yīng)商可以從事反應(yīng)堆和核燃料方面的出口。合作協(xié)議實(shí)施后，供應(yīng)商還需要從美國(guó)商務(wù)部、能源部、國(guó)務(wù)院以及核管會(huì)獲得批準(zhǔn)和許可。很多供應(yīng)商表示如此操作難度較大。2009 年商務(wù)部通過(guò)了《民用核能貿(mào)易倡議》，其中包括《民用核能出口指南》，以幫助供應(yīng)商出口小堆。

　　七是核責(zé)任問(wèn)題。核責(zé)任是小堆和大堆共同面臨的問(wèn)題，目前沒(méi)有建立全球的核責(zé)任體系，限制了小堆的廣闊應(yīng)用。如果發(fā)生核事故，特別在面對(duì)多個(gè)潛在被告時(shí)，對(duì)核損害的索賠訴訟將被拖延并復(fù)雜化，很難及時(shí)得到賠償。IAEA 推廣的《核損害補(bǔ)充賠償公約》（CSC）是目前唯一一部全球性的法律體制，適用于沒(méi)有核設(shè)施的國(guó)家，美國(guó)核供應(yīng)商認(rèn)為執(zhí)行此公約是推動(dòng)核項(xiàng)目出口的重要手段。

　　四、啟示與建議

　　盡管目前小堆項(xiàng)目存在很多不確定因素，沒(méi)有成熟的機(jī)型，但美國(guó)政府已意識(shí)到在增加出口和就業(yè)以及替代小火電機(jī)組等方面，小堆可以發(fā)揮重要作用。民主和共和兩黨罕見(jiàn)地一致同意出資支持小堆項(xiàng)目。能源部、核管會(huì)、商務(wù)部等多個(gè)部門都努力減少小堆發(fā)展在許可、年費(fèi)、應(yīng)急以及出口等方面存在的制約因素，為搶灘國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造條件。

　　我國(guó)一直高度重視小堆的研發(fā)和推廣工作，研發(fā)水平保持國(guó)際領(lǐng)先地位。積極推動(dòng)小堆的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，發(fā)揮小堆在“一帶一路”倡議和“走出去”戰(zhàn)略中的作用非常重要。

　　一是加快小堆示范工程建設(shè)。示范工程是實(shí)現(xiàn)技術(shù)持續(xù)改進(jìn)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前提。未來(lái)十年是小堆形成世界格局的關(guān)鍵時(shí)期，目前中核集團(tuán)自主研發(fā)的多用途模塊化ACP100 已成為世界首個(gè)通過(guò)IAEA 安全審查的小堆。要抓住機(jī)遇，盡快讓ACP100 小堆示范工程在國(guó)內(nèi)開工建造，為在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)做好準(zhǔn)備。

　　二是加強(qiáng)管理體制創(chuàng)新。在國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的指引下，發(fā)揮市場(chǎng)對(duì)科研的引導(dǎo)作用，建立集小堆技術(shù)研發(fā)、市場(chǎng)開發(fā)和推廣、項(xiàng)目投資、項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)和管理于一體的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新平臺(tái)，充分發(fā)揮市場(chǎng)對(duì)小堆技術(shù)研發(fā)方向、路線選擇和資源配置的導(dǎo)向作用，實(shí)現(xiàn)小堆科技創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、投資創(chuàng)新、開放創(chuàng)新的有機(jī)統(tǒng)一和協(xié)同發(fā)展，做到更好地面向市場(chǎng)、更準(zhǔn)地把握研發(fā)設(shè)計(jì)方向、更快地把小堆推向市場(chǎng)，使小堆盡快產(chǎn)業(yè)化，成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　三是加強(qiáng)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。我國(guó)現(xiàn)有的核安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)大堆制定的，小堆屬于核動(dòng)力范疇，根據(jù)現(xiàn)有核安全法規(guī)，在廠址選擇、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行等方面，必須遵守與大堆相同的的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。由于小堆的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)特點(diǎn)與大堆存在一定的差別，現(xiàn)有的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不能夠體現(xiàn)小堆的設(shè)計(jì)和運(yùn)行特點(diǎn)。建議盡快針對(duì)小堆的安全特點(diǎn)和應(yīng)用條件對(duì)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)（主要是廠址限制區(qū)的條件）做出補(bǔ)充和修改，以提高小堆的經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)小堆的市場(chǎng)推廣和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

　　四是積極開展科普宣傳。小堆具有多用途的特點(diǎn)，不可避免地選址在城市周邊等人口密集區(qū)。打消公眾疑慮、獲得公眾支持將成為發(fā)展小堆必須面對(duì)的一個(gè)重要問(wèn)題。可根據(jù)小堆的特點(diǎn)，有針對(duì)性地加強(qiáng)宣傳。如針對(duì)華北、東北、西北地區(qū)，著重宣傳小堆在供熱以及實(shí)現(xiàn)熱電水汽聯(lián)產(chǎn)方面的功能，既節(jié)能又環(huán)保。加強(qiáng)與大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、第三方中介組織（如環(huán)保組織、媒體）及地方政府等的合作，充分利用多種渠道，聯(lián)合宣傳小堆的優(yōu)勢(shì)，提升宣傳的說(shuō)服力，提高公眾的理解和認(rèn)知，為小堆的應(yīng)用推廣營(yíng)造良好的社會(huì)環(huán)境。（作者：中國(guó)核科技信息與經(jīng)濟(jì)研究院　劉群）