世界各地大多數(shù)地區(qū)的能源仍然來(lái)自污染嚴(yán)重的石化發(fā)電站，西屋電氣似乎準(zhǔn)備引領(lǐng)變革。

1、西屋電氣的變革

隨著全世界爭(zhēng)先恐后地向無(wú)碳能源轉(zhuǎn)換，西屋電氣似乎準(zhǔn)備引領(lǐng)變革，尤其是他們?nèi)碌腁P300小型模塊反應(yīng)堆（SMR）的推出，可能成為商業(yè)裂變工業(yè)界的下一個(gè)大事件。

作為對(duì)三代壓水堆（PWR）的縮小和完全模塊化開發(fā)，AP300的設(shè)計(jì)按照與已在役核反應(yīng)堆相同原理運(yùn)行。

這種新型中型反應(yīng)堆于2023年5月4日公開亮相，對(duì)能源行業(yè)的其他部門來(lái)說(shuō)，是一個(gè)簡(jiǎn)單而深刻的聲明——裂變反應(yīng)堆不再是巨大、昂貴、社會(huì)輿論兩極分化的龐然大物。

AP300 SMR的設(shè)計(jì)因子中，既不太接近微型反應(yīng)堆，也不龐大，它在更大反應(yīng)堆無(wú)法推廣的范圍內(nèi)具有應(yīng)用潛力。

要理解為什么一些能源公司如此熱衷于建造更小的SMR，你需要從更全面的角度來(lái)看待問(wèn)題。

2、大型核電站的不足

中國(guó)浙江三門核電站（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

事實(shí)上，擁有巨大冷卻塔和龐大基礎(chǔ)設(shè)施的大型核反應(yīng)堆產(chǎn)生了大量熱能，因此也產(chǎn)生了可用電力。

但大型裂變反應(yīng)堆真正令人煩惱的問(wèn)題往往需要與反應(yīng)堆本身聯(lián)系起來(lái)。

正如我們之前在北美和歐洲看到的那樣，核能的輿論問(wèn)題一直難以回避，反核活動(dòng)人士不斷威脅，要將自己銬在大型反應(yīng)堆施工現(xiàn)場(chǎng)外的圍欄上，這通常意味著，旨在直接為大城市供電的更雄心勃勃的反應(yīng)堆很少真正建成。

政府資金不一致往往加劇了這一問(wèn)題。

即使是那些剛剛起步的大型反應(yīng)堆，也需要投入大量的人力、施工時(shí)間、人員和普通的舊錢才能開工。

出于所有這些原因，西屋公司將其AP1000商用PWR推出，并將每個(gè)部件擴(kuò)展到更可制造比例的雄心是合乎邏輯的。

西屋公司的AP1000建立在60多年的核電站設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)之上（圖源：西屋公司）

裂變反應(yīng)堆硬件足夠小，可以在一個(gè)地方組裝，然后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)，最終節(jié)省了時(shí)間，防止小項(xiàng)目人員短缺，并降低了施工成本，因?yàn)椴恍枰ㄔ齑笮头磻?yīng)堆所需的數(shù)十億美元的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

AP300 SMR的核心是，與現(xiàn)代制造業(yè)一樣，它接近于已經(jīng)投入使用的大型AP1000的一對(duì)一復(fù)制。

在保證政府和私人投資者投資信心的關(guān)鍵因素中，西屋公司預(yù)計(jì)，在中國(guó)浙江三門核電站運(yùn)行的AP1000所獲得的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，將為更方便地制造AP300 SMR帶來(lái)紅利。

3、更高的安全性

AP1000本身就是一臺(tái)了不起的機(jī)器，其工作原理是，通過(guò)在遠(yuǎn)高于冷卻水沸點(diǎn)的溫度下，對(duì)泵入壓力容器反應(yīng)堆堆芯的水進(jìn)行加壓（可以防止這種液體變成過(guò)熱蒸汽），然后將水泵入未加壓的蒸汽室。

在蒸氣室，壓力的急劇變化迫使蒸汽通過(guò)一系列冷卻回路，通過(guò)渦輪機(jī)房輸送，在渦輪機(jī)房，熱能轉(zhuǎn)化為電能。

加拿大布魯斯核電站的渦輪機(jī)（圖源：布魯斯核電）

在所有使用PWR技術(shù)的反應(yīng)堆中，這一基本工作原理幾乎是通用的。

從AP1000到AP300 SMR，通過(guò)擴(kuò)展設(shè)計(jì)，達(dá)到了精細(xì)化、安全性和熱能輸出的水平，并在21世紀(jì)20年代初達(dá)到了一些可能的最高標(biāo)準(zhǔn)。

西屋公司只需要兩個(gè)冷卻回路，而不是標(biāo)準(zhǔn)的三到四個(gè)，安全閥、管道和建筑空間更少，毫無(wú)疑問(wèn)，與其他形式的壓水堆相比，西屋公司更容易將AP1000縮減為模塊化設(shè)計(jì)。

AP300結(jié)構(gòu)（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

當(dāng)然，AP300 SMR由于其較小的尺寸，肯定會(huì)比AP1000更簡(jiǎn)單。

由于只需要一個(gè)冷卻回路，該反應(yīng)堆預(yù)計(jì)將產(chǎn)生900 MW的熱能和300 MW的可用電力。

與更大的AP1000產(chǎn)生的1117 MWe相比，很明顯，其自身和AP300之間的可擴(kuò)展性程度相當(dāng)大。

當(dāng)安排在大城市能源網(wǎng)的戰(zhàn)略點(diǎn)時(shí)，依賴小型燃煤發(fā)電廠的城市甚至有可能通過(guò)用AP300 SMR取代煤電，甚至完全淘汰它們。

當(dāng)然，一個(gè)大城市周圍的SMR可能會(huì)讓一些人晚上難以入睡。但不要害怕，西屋公司考慮到了這些人。

在許多方面，西屋AP級(jí)反應(yīng)堆與切爾諾貝利核電站的RBMK完全不同。憑借其被動(dòng)緩解反應(yīng)堆內(nèi)異常并在無(wú)需操作員輸入的情況下啟動(dòng)安全停堆的能力，西屋工程師可以在沒有任何人員留在現(xiàn)場(chǎng)的情況下遠(yuǎn)程解決問(wèn)題，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)72小時(shí)。

保加利亞科茲洛杜伊核電站，采用新AP1000反應(yīng)堆（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

西屋公司甚至將AP1000設(shè)計(jì)為在交流電源損失100%的情況下，在完全停電的情況下能夠遠(yuǎn)程停機(jī)。

簡(jiǎn)言之，操作員的錯(cuò)誤幾乎不可能使AP級(jí)反應(yīng)堆達(dá)到危險(xiǎn)的超臨界狀態(tài)，就像1986年在烏克蘭發(fā)生的那樣。

保存以防出現(xiàn)無(wú)法預(yù)測(cè)的軟件故障；AP300 SMR沒有理由不能一次完美地運(yùn)行幾十年。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，商業(yè)裂變反應(yīng)堆的平均運(yùn)行時(shí)間在20到40年之間。

西屋公司的目標(biāo)是在大約70到80年的時(shí)間里，將這一數(shù)字翻一番，跨越AP1000和AP300。燃煤發(fā)電站能持續(xù)這么長(zhǎng)時(shí)間是罕見的。

目前，西屋公司預(yù)計(jì)其新型中型核反應(yīng)堆最早將于2027年在美國(guó)、英國(guó)和中國(guó)獲得認(rèn)證。

不久之后，該公司將開始接受政府和私營(yíng)投資集團(tuán)的報(bào)價(jià)，在2020年代結(jié)束之前或之后的某個(gè)時(shí)候?yàn)榈谝粋€(gè)運(yùn)行中的AP300反應(yīng)堆的建設(shè)提供資金。

eVinci微型堆（圖源：西屋公司）

憑借AP1000、AP300和eVinci微型反應(yīng)堆，美國(guó)賓夕法尼亞州的西屋電氣團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地運(yùn)行了從小型到大型的整個(gè)核領(lǐng)域設(shè)計(jì)建設(shè)。

為全球城市提供動(dòng)力的大型、小型核反應(yīng)堆可能會(huì)讓那些看了太多關(guān)于核熔毀的電影的人有點(diǎn)不安。

隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蠹ぴ觯藗儗?duì)能源來(lái)源不再那么挑剔的時(shí)候很快就會(huì)到來(lái)。

（完）