加拿大在SMR项目上“空前一致”的启示

杜安·布拉特(Duane Bratt)在加拿大《政策选择》(蒙特利尔)杂志发表文章，对二月在渥太华召开的加拿大核能协会年会做了很高的评价。认为加拿大通过小型核反应堆商业化，有机会再次站在核技术的前沿[1]。

据说这次是多年来最乐观的一次聚会。从某种意义上说，毕竟是该组织在庆祝它成立60周年，而且是有史以来规模最大的聚会，有900多名代表(其中100名学生)，约40个参展商摊位。从实质上讲，这种乐观情绪有三个根本原因，包括一条前途无量的新产品系列前景。

首先，过去几年困扰核工业的许多问题已经基本解决。加拿大国营核公司，即加拿大原子能有限公司(AECL)重组现已完成。它的反应堆部已私营化为SNC-Lavalin(现在名为加拿大能源公司)，研发部的运作模式为AECL拥有设施并负责遗留废料，私营公司即加拿大核实验室负责日常运营。

安大略省乔克河老化反应堆临时关闭引起的医疗同位素的周期性短缺，已通过分散生产方式、利用全国不同类型的研究设施，得以解决。新不伦瑞克省Point Lepreau(莱普瑞奥角)反应堆整修的延迟和成本超支已成“过去”。现今，Point Lepreau运行良好。

安大略省新发展的争论，在渥太华、安大略省议会和产业之间产生的严重紧张关系,现已结束:新的核构建(至少是传统设计)极不可能,但安大略在“整修”大部分堆群，数十亿美元的项目将使反应堆延寿到2060年代。

其次，鉴于上述问题已成过去，核工业可专注于新项目:小型模块化核反应堆(SMR)的商业化。SMR的“小”，装机容量在50-300 MW(相比传统反应堆，超过1000 MW)。因为在工厂内标准化地建造，是模块化的，机组通过铁路和卡车运送到现场。这种生产方法比以前的模式即每个新堆都是独一无二的，要便宜得多。SMR还包括非能动或固有安全特性，使之运行更安全:例如控制棒靠重力落棒，可使核反应减慢或停止。SMR还是反应堆:也就是说，仍然通过裂变过程发电，使用铀作为燃料。

SMR并不新鲜。20世纪50年代以来一直用于核潜艇和航空母舰，也用于南极和西伯利亚的研究站。新的是民用发电的商业化前景。

2018年秋,加拿大自然资源部编制了路线图,确定了SMR的某些潜在用途：取代边远社区(如加拿大北部)的柴油发电,给大型采矿现场(如拟议的安大略省西北部火山带)供动力，使某些省(包括萨斯喀彻温省,阿尔伯塔省)不再依赖煤炭给电网供电。

如果加拿大行动足够迅速，SMR也会带来出口全球的机遇。加拿大拥有全范围的核工业，业务遍及全球，涉及采矿、反应堆设计、反应堆运行、供应链管理和废物管理。该行业对于有效推广SMR所需的创新类型，处于有利地位。

第三，政治意愿现在与行业愿望一致。加拿大核能协会会议的主要发言人之一是自然资源部长谢默斯·奥里根(Seamus O 'Regan)。与以往通常发表一些敷衍的评论后离开的部长不同，奥里根有“新闻”。他宣布，基于2018年路线图，2020年即将公布《SMR行动计划》。没有泄漏任何细节，但至少应包括以下内容:

1.选定一个设计建造示范堆。目前，加拿大核安全委员会正在对12家SMR供应商进行颁证前的设计审查[2]。

2.选定一个场址建造示范堆。安大略省的乔克河(加拿大核实验室的所在地)就是个合理的定位，而新不伦瑞克省的圣约翰(莱普瑞奥角反应堆的所在地)则是另一可能性。

3.编制联邦政府、省政府和行业之间的成本分担安排。

这不仅仅是联邦政府部长出席会议表明政治上的支持。安大略省能源部长(格雷格·里克福德，Greg Rickford)、萨斯喀彻温省能源部长(达斯汀·邓肯，Dustin Duncan)以及新不伦瑞克省副部长助理(比尔·布雷肯里奇，Bill Breckenridge)也都在会上发言。这三省曾在2019年12月签署关于SMR的谅解备忘录(MOU)。它们承诺了具体事项，如可行性研究和公众参与。最重要的是，在SMR上以与联邦政府合作为前提，而且三人(瑞克福德、邓肯和布雷肯里奇)都重申了这一点。

事实上，非常值得注意的是，三个保守派主政的省级政府(其中两个正就碳排放税起诉渥太华)希望与特鲁多政府在SMR上合作，作为应对气候变化共同战略的组成部分。更值得注意的是阿尔伯塔省，会上多次认定是下一个MOU签署省。阿尔伯塔是另一个保守派政府，就碳排放税在法庭上与渥太华对抗，而其领导人是特鲁多最激烈的反对者贾森•肯尼(Jason Kenney)。然而，艾伯塔省也对SMR感兴趣，为了开采油砂，并作为逐步淘汰燃煤发电战略的组成部分。如果这些“冷淡”的政治伙伴承诺在SMR上进行合作，加拿大核能协会成员的乐观态度就不足为奇了。

如果SMR要在未来8-10年内实现商业化，还需要做很多事情。还需要在设计、选址、费用分摊以及公众接受方面达成政治协议。工业界还需要能够按照SMR的技术承诺，按期竣工，没有延误和成本超支。从计算机仿真进展到运行的反应堆并非易事。然而，加拿大有机会再次走上核技术的前沿。如果错过了这个机遇，这个领域将留给中国、俄罗斯、美国和法国。

启示：

所谓SMR，通常指一体化轻水堆(如NuScale型IPWR和BWRX-300型IBWR)、微堆和非水冷先进堆，都要满足“第四代”核能系统的技术目标。

福岛事故后，“安全可靠性技术目标”中的“排除场外应急响应的需要”最受社会公众“关注”。核电厂应急规划区边界就是电厂“围墙”，甚至主工艺厂房的“外墙”，可让公众“彻底放心”，成为“标志”性的申明。但是，最近ORNL拟建甚高温氦气冷却的微堆，仍要放置在带排气的安全壳内，山东荣城石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程规划限制区的范围已明确为半径5公里[3,4]，或许是个例外。

加拿大不是世界核电强国，重水-天然铀堆发电也非“主流”堆型。但加拿大及时猛醒，果断转型，利用加拿大核安全委员会为先进堆开发商提供“颁证前”供应商设计审评服务，核科学研究部门提供示范堆场地，招揽世界SMR开发商来加拿大建示范“首堆”。现在的发展局面和项目进展，令世界“瞩目”，美国和英国主动提议合作。

加拿大减排目标是2050年二氧化碳排放量比2005年减少80%。把减排的责任压倒地方政府，极大地动员起地方的积极性。在气候变化、能源转型关键时刻走出了新路。

中国核能虽然在许多方面走在世界前列，为世界“瞩目”。但基础科研与创新能力不足，仍需要学习,甚至引进某些关键技术：

1.在新形势和经济条件下，核工业要有多学科专家及时进行“形势”分析，做出发展和适时转型的判断，不能死守几十年前设想的“老路”——那肯定不是“最经济”的。

2.强调煤炭资源禀赋、大量进口石油和天然气的局面不可持续;能源产业的架构必然是以可再生能源(风、水、太阳能)为基础，核能为支撑的;分布式、地区性电网是基础，电网互联是辅助性的，幅员辽阔的国家建单一大电网肯定是不经济的。

3.核工业要与能源部门、特别是电力行业结盟。要放弃“垄断”,“有所为，有所不为”。要有新思维：任何国营或地方国营能源企业的经营宗旨应是资源充分、合理利用，促进国营、集体和私营多种经济的发展，而不是盈利、自身“做大做强”。

4.电厂规模并非越大越好，但越靠近消费中心越经济。世界亟需建造大量先进堆，就地取代分散各地的燃煤发电机组，满足地方多样性的供电、供热、制氢、水净化等需求。加拿大和其他国家，对小堆和先进堆需求没有差别，特别是内陆和缺水的地区，亟需小堆和非水冷先进堆。

5.现代核电运行技术太复杂，掌握、精通并非易事，但SMR型核电机组运行比较简单。小堆和先进堆在技术开发、首堆示范方面专业性较强，之后的大批量、规模化运营管理比较简单，电力部门通过严格培训，完全可以掌控。核工业应抓大放小，把方便让给别人，把专业性的技术难题、复杂的工艺流程和操作留给自己。在这方面，美国的做法值得学习[5]。

6.“所有制”上应走出新路。应当允许地方、大/中型企业、股份制、甚至私营企业投资运营核电厂。能源系统僵化的局面应当改变。“多样化”，才能动员各种力量，开创新格局。

资料与注释

1. Duane Bratt, Remarkable signs of federal-provincial unity on small nuclear reactors, Policy Options (Montreal) ,March 30, 2020

2. CNSC, Pre-Licensing Vendor Design Review, Date modified:2020-01-13

3. ORNL/TM-2009/181, An Account of Oak Ridge National Laboratory’s Thirteen Nuclear Reactors,August 2009(Revised March 2010)

4. 中国核电网，石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程规划限制区设置获批，2020年2月15日

5. 美国私营公司OKLO计划在美国建造一座紧凑型快堆核电站，名为“极光”(Aurora)，装机容量1.5MWe。首堆就建在能源部爱达荷国家实验室(INL)科技园区，已向美国核管理委员会(NRC)提交联合运营许可证申请。此堆只需一次堆芯装料，许可的寿期为20年。已与INL达成协议，使用EBR II的乏核燃料经处理后再循环(高含量低浓缩铀)，不计燃料成本，电厂使用过后，用过的燃料归还能源部。基建费用按$1000万计，运营开支年$300万，平准化售电成本$27/MWh。详见Neutron Bytes，Poland Counts Costs for New Nuclear Reactors，by djysrv，April 5, 2020