近年来，随着核电行业持续复苏，全球核电技术正在围绕“小而美”展开，核电小堆(SMR)、核电微型堆研发和部署不断加速。国际原子能机构统计称，全球有超过80种SMR设计方案正在开发中，预计合计装机量达300兆瓦。
值得关注的是，全球目前仅3个SMR在运行，分别位于中国、俄罗斯和日本。其中，中国“玲龙一号”通过国际原子能机构安全审查，是全球首个三代轻水型SMR、首个陆上商用SMR，预计2026年全面完成建设并投入商业运营。俄罗斯设计建造的全球首座浮动核电站“罗蒙诺索夫院士号”采用SMR，并于2019年完成“处女航”。日本则是一座试验反应炉。
小堆建设如火如荼
全球其他国家和地区核电小堆研发和部署也提上日程。美国新能源开发商NuScale Power的SMR技术方案已获得美国核管理委员会设计认证，眼下正在寻求将标准模块设计升级至77兆瓦，预计2025年中美国核管理委员会就该申请做出决定。此外，该公司还在推进小堆项目潜在选址，目前考虑在罗马尼亚寻找厂址。
NuScale Power总裁兼首席执行官霍普金斯透露，正与数据中心和其他大型工业企业等客户进行谈判。“潜在客户普遍都需要全天候清洁电力，且更倾向于采用建造—拥有—转让或建造—拥有的模式，即客户提供长期购电协议，开发商帮助提供融资。事实上，中东欧客户也对我们的SMR表达了浓厚兴趣。”他说。
阿根廷日前公布核电开发计划，旨在加大SMR开发进度，满足不断增长的能源需求，并支持人工智能(AI)发展。根据该计划，首阶段将集中精力在阿根廷Atucha核电站建造一个SMR。
SMR作为一种先进核反应堆，虽然发电能力约为传统核反应堆的1/3，但建造速度更快、成本更低，应急规划区域也小得多。与传统发电厂1至2年换料周期相比，SMR换料周期一般是3至7年，甚至可以长达30年，且占地面积小、灵活性较强，与数据中心很适配，同时与AI需求契合度也高。
去年第四季度以来，美股SMR产业链相关公司股价持续利好，这与科技巨头纷纷加码核电投资不无关系。2024年10月，亚马逊与3家公司签订合作协议，初期投资超5亿美元开发SMR，成为继微软、谷歌之后又一个推动SMR建设以满足AI电力需求的大型科技公司。
微型堆研发已启动
比SMR更小的微型堆研发也得到多方关注。2024年12月，西屋电气装机8兆瓦的微型堆技术方案获得美国核管理委员会批准。
据悉，该微型堆类似一块集装箱大小的“核电池”，部件极少且可以便捷地运送至任何地点，主要使用充满液态钠的管道从核燃料中吸取热量并传递到空气中，然后被加热的空气可以驱动涡轮机发电或被泵入供暖系统。
西屋电气该微型堆项目负责人乔恩·鲍尔表示：“核电微型堆技术将是一个显著增长的领域，尤其适用于那些用电难、脱碳难的偏远离网地区。”微型堆输出功率小得多，最大只有20兆瓦，相当于约2万户家庭用电需求。据乔恩·鲍尔介绍，微型堆可为偏远地区、大学、采矿作业、工业中心、数据中心等应用提供多功能和可扩展的能源，还可产生适合工业应用的高温热量，包括生产氢气等替代燃料，并能灵活地平衡可再生能源发电。
据悉，在美国纳斯达克上市的纳米核能公司正在设计一种低压冷却剂微型堆，计划2031年前推向市场。美国BWX技术公司、X-energy公司也都在研究和设计自己的核电微型堆。X-energy公司首席执行官克莱·塞尔表示，核电微型堆市场正在加速兴起，围绕这个领域的研究越来越多。
核堆愈小挑战愈大
油价网报道指出，微型堆的目标是替代柴油和天然气发电机，这些发电机广泛应用于数据中心、偏远社区以及海上油气平台等领域。与传统大型核电站不同，这些反应堆能够像大型电池一样灵活运作，现场无需控制室或工作人员，运输到现场后即可接入电网，连续运行数年，待用完后再送回制造商进行燃料更换。
剑桥大学地球与核材料教授伊恩·法尔南表示，微型堆也可以用于采矿业，特别是开采钴、锰等关键矿产金属。“这将极大改变矿山运营方式。目前，位于偏远地区的大部分矿山仍然主要依赖柴油，如果安装一个可持续运营10至20年的核电微型堆，可以拥有清洁、高效、可持续的能源电力供应。”
不过，新技术也带来新挑战。世界核协会安全和许可项目负责人罗南·唐吉强调，如何安全建造、运输和运行微型堆，还面临挑战和难题。一方面，监管机构需要就微型堆是否可以远程操作以及如何使其免受网络攻击等问题制定规则，同时还要制定专属的运输和安装规定，尤其是跨境运输和安装。另一方面，微型堆体积较小，这使得其极容易成为核燃料盗窃目标。更重要的是微型堆的安全运输和运营、核燃料泄漏和后期处理等问题，都亟需有效解决方案。
“显然，围绕微型堆还需攻克诸多挑战，我们需要谨慎且认真对待。”罗南·唐吉强调，“当前，许多现有反应堆规则不适用于微反应堆。国际原子能机构可能会发布高水平安全标准，这些标准通常会被纳入国家法规，但不会很快实现，我们还有大量工作要做。”
