核能开发商长期遵循“做大”的原则,认为大型反应堆能更快收回高昂的建设成本。然而,新一代初创企业试图打破这一传统,主张通过批量订单和大规模生产来降低小型反应堆的成本。但最新报告指出,由于目前建成的先进反应堆寥寥无几,这一理论仍停留在纸面上,且证明其可行性的道路比行业普遍认知的更为艰难。
当前行业陷入典型的“鸡生蛋”困境:下一代核能初创企业必须建立稀有且法律敏感的燃料供应,同时争夺有限的熟练工人和阀门、泵、热交换器等关键设备的产能。制造商因缺乏明确的市场信号而不敢扩大生产,投资者则对依赖未准备就绪供应链的大规模生产反应堆持谨慎态度。
这一核心观点来自“核能扩展倡议”(Nuclear Scaling Initiative)发布的新分析。该倡议由清洁能源任务组等三家非营利组织发起,旨在推动全球每年在2030年代实现至少50吉瓦的核电产能。研究由核咨询机构Solestiss进行,指出行业有两条可行路径:一是坚持经过验证的成熟设计,二是简化供应链以利用传统核工业的现有材料和经验。
这一研究发布之际,正值特朗普政府向先进反应堆投入数十亿美元,同时也在争取传统大型反应堆开发商。本月早些时候,比尔·盖茨支持的TerraPower获得了美国核管会批准,将在怀俄明州建设美国首个商用钠冷快堆。此外,Holtec International和GE Vernova Hitachi Nuclear Energy也分别获得了能源部4亿美元的赠款,用于在密歇根和田纳西州建设小型模块化反应堆(SMR)。
与此同时,特朗普政府正试图促使开发商承诺建设更多AP1000反应堆,这是西屋电气公司的旗舰大型反应堆。本世纪以来,美国设计和建造的两座核反应堆均采用了西屋设计。这种设计多样化的局面引发了人们对快速扩大任何单一型号生产可行性的质疑。
Solestiss咨询公司的负责人Dillon Allen指出,虽然可以一次性启动多个项目,但要维持TerraPower、GE、西屋和Holtec等所有项目的持续建设,目前的答案是否定的。一旦开始批量建设,小型组件的瓶颈将开始显现。如果微反应堆公司成功获得数十个订单,这些瓶颈将进一步恶化。
运输也是主要障碍之一。未辐照的反应堆只是“一大块金属”,运输相对容易;但一旦反应堆运行并产生辐照,其运输将面临不同的安全考量。目前美国尚未建立全国性的运输网络和明确的安全标准。
然而,最大的障碍可能在于燃料供应。许多先进核能初创企业押注于第四代反应堆,这些设计主要使用高富集低浓缩铀(HALEU)或TRISO燃料。HALEU目前主要由俄罗斯和中国的国有企业商业化生产,美国本土的离心机项目进展缓慢。而TRISO燃料不仅需要HALEU,还需要将其制成陶瓷涂层颗粒,成本可能永远无法低于低浓缩铀。
此外,HALEU的富集度是传统燃料的四倍,因此受到更严格的监管。美国目前尚无符合HALEU处理要求的二级安全设施,尽管核管会上个月刚刚颁发了首个此类许可证。对于传统低浓缩铀,现有供应链也难以满足美国到2050年将核电产能翻四倍至400吉瓦的目标。
尽管挑战重重,但供应链并非完全无法扩展。Allen表示,在撰写报告后,他对供应链的扩展能力有了比预期更积极的印象。但他强调,整个行业在经历了数十年的建设停滞后,正面临陡峭的障碍。
Allen认为,AP1000最有可能成为美国下一个建设的反应堆。其成本更具可预测性,融资更容易,这得益于佐治亚州Vogtle电厂两座机组在2023年和2024年投产的经验。尽管存在执行风险,但相比其他尚未在大规模上得到验证的技术,AP1000的风险更可控。
核能扩展倡议的执行主任Stephen Comello表示,美国最终应专注于可规模化设计,而非分散精力。当核能建设像燃气联合循环电厂一样变得“无聊”时,意味着其已实现标准化和低成本。对于中国从业者而言,这一案例深刻揭示了核电规模化必须依赖成熟的供应链和标准化的设计,盲目追求技术多样性可能导致资源分散和成本失控,中国在推进核电出海或技术升级时,应优先夯实供应链基础。
