由于核能既可滿足能源需求又能保護環(huán)境，美國奧巴馬總統(tǒng)多次呼吁“為了應對環(huán)境變化、防止核擴散、為全人類提供使用核能的機會，要研發(fā)新的核能技術并對已有的關鍵技術進行提升。”美國因為即將有大量的小型火電機組退役，加之稅收等原因?qū)剂想娬窘?jīng)濟性的影響，政府希望有大量的小型核反應堆替代退役的火電機組。

　　據(jù)美國能源咨詢管理委員會預測，美國至少需要1100太瓦時的電力來自小堆，該規(guī)模將超過全美現(xiàn)有核電站的總發(fā)電量（799太瓦時），小堆將在確保美國能源安全方面發(fā)揮越來越大的作用。美國能源部確信模塊式小堆在美國有良好的市場前景，他們用“能源史上的又一個里程碑”“開創(chuàng)核能多用途新時代”“改變美國未來核能的關鍵”表述對小堆重要性的認識。

    一、小堆綜述

　　IAEA將電功率小于30萬千瓦的反應堆定義為小型反應堆。美國研發(fā)設計小堆的目的是為了實現(xiàn)用非化石燃料滿足能源需求增長，有效降低碳排放。小堆有出口便利的特點，能夠增加就業(yè)。美國政府在與小堆核電公司簽署的協(xié)議中，明確規(guī)定小堆必須在國內(nèi)生產(chǎn)，以增強本國的制造能力并提高出口能力。

　　美國B&W mPower公司、NuScale公司以及西屋公司推出的小堆設計方案，以成熟的海軍艦艇技術和輕水堆核電技術為基礎，設計建造技術成熟且有各自的優(yōu)勢與特點。其中B&W mPower和NUSCALE研發(fā)的兩種小堆已獲得美國政府為期5年、總計4.52億美元的資金支持。NuScale公司計劃于2016年底向美國核管局（NRC）提交50MW小型模塊化反應堆安全設計審查，2023年投入運行。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)勢與前景

　　一是小堆固有安全優(yōu)勢。小堆核能利用最核心的是安全問題。小堆放射源項小、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)生事故也不會造成大量放射性物質(zhì)的快速釋放，潛在事故進程緩慢，留有更長的事故響應時間，一回路具有高自然循環(huán)能力，因此不需要場外應急，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安全系統(tǒng)，可以不需要人工干預，極大提高了安全性。美國政府支持開發(fā)的NuScale公司的堆芯熔化概率可以降到10的負8次方，比現(xiàn)在最先進三代核電技術高出兩個量級。

　　二是小堆具有成本優(yōu)勢。小堆模塊化的特點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。另外，換料周期長、現(xiàn)場不需要太多的專業(yè)化人才，有利于提高經(jīng)濟性，對一些缺乏人才的國家和地區(qū)的市場是有吸引力的。

　　三是小堆具有制造便捷優(yōu)勢。目前美國新建的大型反應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)后運到建造現(xiàn)場進行組裝，不需要超大鍛造件，反應堆壓力容器和其它大鍛件都由美國國內(nèi)供應商生產(chǎn)，由此帶來就業(yè)和出口機會。

　　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堆的補充，適用于電量需求小、電網(wǎng)承受能力差、偏遠地區(qū)的一些高耗能行業(yè)，如海水淡化、采礦業(yè)等，使用核動力從堅硬的頁巖中萃取油，可以顯著地減少碳排放。對于能源需求增長緩慢的地區(qū)，可以采用裝機容量小的小堆；對于能源需求增長迅速的地區(qū)，也可以采用小堆，小堆獨立的模塊化設計為核電廠規(guī)模的延展提供了條件。

　　五是小堆具有防止核擴散功能。美國所有的小堆都設計在地下，可以限制對核設施的破壞，也可限制放射性釋放。小堆被設計成“黑匣子”，裝好核燃料后的一體化裝置運到現(xiàn)場，用過后，整個機組運回工廠進行廢物處理處置。運營者不再承擔燃料循環(huán)的責任，降低了核擴散的風險。

美國能源部確信模塊式小堆在美國有良好的市場前景，他們用“能源史上的又一個里程碑”“開創(chuàng)核能多用途新時代”“改變美國未來核能的關鍵”表述對小堆重要性的認識。

    三、制約因素

　　一是許可問題。盡管美國積累了幾十年的核電運營經(jīng)驗，建立了先進的管理體系，公眾已認可核電的安全性，但是開發(fā)新型的小堆技術仍需要供應商與核管會的合作，為小堆設計許可制定合理的頒發(fā)流程。另外，缺乏國際通用的許可標準是影響小堆推廣的一個障礙，在一個國家獲得批準，并不代表在另一個國家也能夠獲得批準，供應商在開發(fā)不同市場時要面臨各種各樣復雜的許可審批程序。

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

　　三是制造能力問題。為了鼓勵能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，美國政府規(guī)定：用于能源生產(chǎn)的新型設備四年內(nèi)保持安全運行可享受免稅待遇。由于最近幾十年美國沒有新建核反應堆，相關設備制造能力減弱，核供應商認為四年太短了，僅恢復高精密核儀器的生產(chǎn)能力就需要幾年時間。也就是說政府為制造商提供的優(yōu)惠對核供應商不適用。

　　四是年費問題。美國現(xiàn)行一些政策不利于小堆開發(fā)，如根據(jù)《美國聯(lián)邦法典》10CFR 第171 部分的規(guī)定，核管會對獲得許可的所有反應堆評估了統(tǒng)一的年費，其中包括乏燃料貯存和核設施退役。除了年費外，根據(jù)《普萊斯-安德森法》，每年還要向核責任保險池交納保費。2009年核管會提議對《美國聯(lián)邦法典》10CFR 中相關內(nèi)容進行修訂，根據(jù)明確的裝機容量來確定年費金額，以建立一個差異化的年費結(jié)構(gòu)。如果根據(jù)容量建立動態(tài)年費制度，那么小堆年費將比大堆年費少得多。

　　五是稅收問題。美國一些供應商注意到目前對于主要構(gòu)件強制征稅為3.3%～5.2%，但對于一些情況是免征稅的（主要對于2006 年7 月31 日前定貨的核反應堆壓力容器和汽輪機）。從全世界范圍看，特別是歐洲和韓國，對于這些構(gòu)件的征稅是很高的。

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

　　七是核責任問題。核責任是小堆和大堆共同面臨的問題，目前沒有建立全球的核責任體系，限制了小堆的廣闊應用。如果發(fā)生核事故，特別在面對多個潛在被告時，對核損害的索賠訴訟將被拖延并復雜化，很難及時得到賠償。IAEA 推廣的《核損害補充賠償公約》（CSC）是目前唯一一部全球性的法律體制，適用于沒有核設施的國家，美國核供應商認為執(zhí)行此公約是推動核項目出口的重要手段。

　　四、啟示與建議

　　盡管目前小堆項目存在很多不確定因素，沒有成熟的機型，但美國政府已意識到在增加出口和就業(yè)以及替代小火電機組等方面，小堆可以發(fā)揮重要作用。民主和共和兩黨罕見地一致同意出資支持小堆項目。能源部、核管會、商務部等多個部門都努力減少小堆發(fā)展在許可、年費、應急以及出口等方面存在的制約因素，為搶灘國際市場創(chuàng)造條件。

　　我國一直高度重視小堆的研發(fā)和推廣工作，研發(fā)水平保持國際領先地位。積極推動小堆的產(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。示范工程是實現(xiàn)技術持續(xù)改進和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前提。未來十年是小堆形成世界格局的關鍵時期，目前中核集團自主研發(fā)的多用途模塊化ACP100 已成為世界首個通過IAEA 安全審查的小堆。要抓住機遇，盡快讓ACP100 小堆示范工程在國內(nèi)開工建造，為在激烈的國際競爭中搶占先機做好準備。

　　二是加強管理體制創(chuàng)新。在國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的指引下，發(fā)揮市場對科研的引導作用，建立集小堆技術研發(fā)、市場開發(fā)和推廣、項目投資、項目運營和管理于一體的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新平臺，充分發(fā)揮市場對小堆技術研發(fā)方向、路線選擇和資源配置的導向作用，實現(xiàn)小堆科技創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、投資創(chuàng)新、開放創(chuàng)新的有機統(tǒng)一和協(xié)同發(fā)展，做到更好地面向市場、更準地把握研發(fā)設計方向、更快地把小堆推向市場，使小堆盡快產(chǎn)業(yè)化，成為新的經(jīng)濟增長點。

　　三是加強法規(guī)標準體系建設。我國現(xiàn)有的核安全法規(guī)和標準是針對大堆制定的，小堆屬于核動力范疇，根據(jù)現(xiàn)有核安全法規(guī)，在廠址選擇、設計、建造和運行等方面，必須遵守與大堆相同的的法規(guī)和標準。由于小堆的設計理念、設計特點與大堆存在一定的差別，現(xiàn)有的法規(guī)標準不能夠體現(xiàn)小堆的設計和運行特點。建議盡快針對小堆的安全特點和應用條件對相關法規(guī)和標準（主要是廠址限制區(qū)的條件）做出補充和修改，以提高小堆的經(jīng)濟性和競爭力，促進小堆的市場推廣和產(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，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)展小堆必須面對的一個重要問題?？筛鶕?jù)小堆的特點，有針對性地加強宣傳。如針對華北、東北、西北地區(qū)，著重宣傳小堆在供熱以及實現(xiàn)熱電水汽聯(lián)產(chǎn)方面的功能，既節(jié)能又環(huán)保。加強與大學、研究機構(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，提升宣傳的說服力，提高公眾的理解和認知，為小堆的應用推廣營造良好的社會環(huán)境。（作者：中國核科技信息與經(jīng)濟研究院　劉群）