是什么阻碍了小型模块化反应堆的发展？

卡罗尔·纳赫勒(Carole Nakhle)博士是国际知名的能源经济学家，也是屡获殊荣的水晶能源(Crystol Energy)公司的创始人兼首席执行官。水晶能源公司以其在全球能源市场、政策和地缘政治方面的独立专业知识而闻名。水晶能源公司是国际能源论坛产业咨询委员会的成员。2025年11月25日，卡罗尔·纳赫勒博士在《地缘政治情报服务》杂志发文，以“是什么阻碍了小型模块化反应堆的发展”为题，较详细地介绍了小型模块化反应堆的发展、现状及前景。 他认为: 随着电力需求飙升，各国政府和业界正重新审视SMR; 科技巨头也正寻求SMR，以确保数字时代的清洁能源供应;工厂预制反应堆为应对气候变化和数字化需求提供了一种可扩展的低碳解决方案，但其部署仍面临核能发展过程中遗留的挑战; 监管、金融和燃料方面的限制阻碍了SMR的商业化：

人们对核能的兴趣正在显著复苏，小型模块化反应堆（SMR）吸引了全球各国政府、公用事业公司和科技公司的广泛关注。这些现代化的核发电机组结构紧凑、工厂预制且可扩展，使其成为清洁能源的又一重要来源，有助于能源系统脱碳，同时满足快速增长的电力需求。

这种热情已蔓延开来。国际能源署称，核能正在经历“强劲复苏”，并开启了一个“新时代”，而国际货币基金组织则称之为“核能复兴”。国际原子能机构连续第五年上调了全球核电预测，理由是政策支持力度加大，以及发达国家和新兴经济体对先进反应堆的兴趣日益浓厚。

今年5月，特朗普政府公布了一项雄心勃勃的核能战略，其中包括到2050年将美国核电装机容量翻两番，达到400吉瓦，其中小型模块化反应堆（SMR）将发挥核心作用。

一个月后，英国宣布了一项25亿英镑的计划，旨在加快SMR的部署，目标是在2030年代中期实现首次部署，同时简化监管流程，英国政府称之为“核能黄金时代”。

人们对核能的兴趣正在显著复苏，SMR在全球范围内引起了越来越多的关注。

随后，在9月，美国和英国签署了《大西洋先进核能伙伴关系协议》，其中包括联合安全评估、同步审批以加快两国新建核电站的建设，以及共同承诺在2028年前消除对俄罗斯核燃料的依赖。

在这一框架内外，已经涌现出多个商业合作关系。值得注意的是，英国森特里卡公司（Centrica）和美国先进核能开发商X-energy计划在英格兰东北部部署多达12座小型模块化反应堆（SMR）。由美国霍尔泰克国际公司（Holtec International）、法国电力公司（EDF UK）和房地产公司Tritax Management组成的合作项目，将在位于诺丁汉郡的前科塔姆燃煤电站（Cottam）开发霍尔泰克公司的SMR-300反应堆。

英国政府选择劳斯莱斯小型模块化反应堆公司（Rolls-Royce SMR）——一家总部位于英国的合资企业，成员包括劳斯莱斯公司、卡塔尔主权财富基金、法国BNF资源公司、美国星座公司（Constellation）和捷克公用事业公司CEZ——在威尔士的威尔法（Wylfa）部署首批小型模块化反应堆。该合资企业还将向欧洲大陆交付预制反应堆，首先是捷克共和国的发电厂。

其他地区也呈现出同样的势头。加拿大已在其达灵顿工厂启动了首个小型模块化反应堆（SMR）的建设，并正在资助多个省份的SMR开发项目。瑞典的Blykalla公司正通过新的公私合作模式推进SMR的部署。在东南亚，越南、菲律宾和泰国等国也开始将SMR纳入其长期能源战略。

SMR推广中的新参与者和旧障碍

推动这一趋势的不仅仅是传统的电力公司。亚马逊和谷歌等科技巨头也已进入SMR领域，它们不仅是投资者，也是大型能源用户，计划利用这些反应堆为其自身高耗能的运营提供动力。 2024年，亚马逊宣布将投入超过5亿美元用于小型模块化反应堆（SMR）的开发，并与公共事业联盟西北能源公司（Energy Northwest）合作，在华盛顿州开发一个可容纳多达四台SMR机组、总装机容量达960兆瓦（MW）的场地。亚马逊还通过其气候承诺基金（Climate Pledge Fund）投资了X-energy公司。

同样，谷歌也与Kairos Power公司合作，计划在2030年前将SMR并网发电，旨在为其位于美国东南部的数据中心提供500兆瓦的清洁能源。这些科技巨头的参与标志着一个转折点，核能不再仅仅是公共事业资产，而是满足数字经济和人工智能能源需求的商业解决方案。

事实与数据

对SMR感兴趣的国家累计数量

仅仅五年前，几乎没有国家对小型模块化反应堆（SMR）感兴趣。但随着2022年能源危机和人工智能的兴起，人们对SMR的兴趣迅速增长。对SMR感兴趣的国家从2020年和2021年的1个，到2022年的5个，到2023年的10个，再到2024年的16个。今年，全球至少有25个国家的政府正在正式探讨部署小型反应堆的可能性。（来源：国际原子能机构2024年报告）

然而，在这些令人瞩目的新闻背后，隐藏着一个更为严峻的现实。传统核电面临的诸多长期挑战——例如漫长的许可审批流程、高昂的前期成本、受限的燃料供应链以及尚未解决的废物管理问题——对SMR同样适用。尽管支持者认为这些小型反应堆在可扩展性和选址方面具有优势，但其商业可行性之路仍然充满不确定性。大多数SMR设计尚未经过大规模验证，其全部经济、监管和运营影响只有在更广泛部署后才能显现。

与此同时，一场战略竞赛正在悄然展开。全球核技术市场长期以来一直由少数几个主要参与者主导——俄罗斯、美国、法国、中国，以及近年来崛起的韩国，还有其他一些国家——如今它们正竞相在小型模块化反应堆（SMR）领域站稳脚跟。每个国家都将SMR视为扩大影响力、开拓新市场的途径。尽管人们对SMR的兴趣不太可能消退，但仅靠SMR本身不太可能在短期内改变全球电力结构。

核能复兴

世界上第一座发电核电站——位于苏联的奥布宁斯克核电站——于1954年投入运营。自那时起，核能行业经历了数次繁荣，随后又因政治阻力、高昂成本、漫长的建设周期和重大事故而陷入停滞。

然而，近年来，在能源安全、气候政策以及快速变化的电力格局（由不断增长的需求和供应侧的结构性转变共同构成）等诸多强大因素的推动下，核能再次成为全球关注的焦点。

国际能源署（IEA）指出，世界正在进入一个新的“电力时代”。交通、供暖和工业的电气化，加上数据中心、人工智能和加密货币挖矿等数字基础设施的快速发展，正在推动几乎所有行业的电力消耗增长。到2027年，新兴市场将占新增电力需求的85%，但即使是过去15年电力消耗趋于平稳甚至下降的发达经济体，如今也出现了电力消耗回升的趋势。

与此同时，全球电力系统正面临着老旧电力基础设施计划退役的压力。许多发达经济体正在逐步淘汰燃煤电厂以实现气候目标，而部分现有的核电站也即将达到使用寿命。

事实与数据

全球能源统计数据

• 全球在建的核电装机容量超过70吉瓦，是近30年来的最高水平之一（国际能源署）。

• 目前核电占全球发电量的9%，而上世纪90年代末这一比例为18%。

• 全球31个国家运营核电站，其中73%的核电产自五个国家：美国、法国、中国、俄罗斯和韩国。

• 预计到2027年，全球电力消耗量将以前所未有的速度增长3500太瓦时（TWh）。这相当于每年新增超过一个日本的电力消耗量（国际能源署）。

• 2024年，全球电力需求增长的一半以上来自中国，中国电力需求增长了7%。

• 预计到2024年，数据中心的电力消耗将占全球电力消耗的1.5%。

这些供应侧的限制迫使各国政府和电力公司面临日益严峻的挑战：如何在不增加排放的情况下替代可靠、可调度的基础负荷电力。核能能够全天候不间断地产生无碳电力，因此，随着间歇性可再生能源规模的不断扩大，核能正日益被视为填补这一缺口、保障电网稳定的战略解决方案。

此外，莫斯科在2022年入侵乌克兰的决定引发了能源危机，迫使许多国家减少俄罗斯天然气进口，并重新评估核能作为稳定、本土化和低碳基荷电力来源的作用。

在2023年联合国气候变化大会（COP28）上，世界各国政府通过《巴黎协定》下的首次正式全球盘点，明确将核能列入必须快速部署以实现净零排放的技术之列。22个国家签署了到2050年将核电装机容量增加两倍的承诺，这标志着全球共识的重大转变。在重工业等电力需求量大且难以消除排放的行业，核能正成为为数不多的可行脱碳方案之一。

即使在那些不太关注气候行动的人群中，核能也获得了支持。在美国，尽管唐纳德·特朗普总统公开批评风能并放松了环境监管，但他的政府却一直保持着明显的亲核立场。

满足各种能源需求的先进技术

国际原子能机构在其高利用情景预测中指出，到2050年，全球核电运行装机容量将增长一倍以上，达到目前水平的2.5倍以上。新增装机容量的四分之一预计将来自小型模块化反应堆（SMR），其规模约为传统核电站的十分之一到四分之一。

SMR计划每台机组发电量高达300兆瓦（MW[e]），约为传统核反应堆发电量的三分之一。微型反应堆的规模更小，输出功率低于20兆瓦。

SMR的模块化设计使其组件能够在工厂组装并运输到安装现场，从而显著缩短建设时间并提高成本可预测性。这使得它们对规模较小或偏远地区的电网，以及传统大型反应堆不适用的国家或行业具有特别的吸引力。除了发电之外，SMR还被提议用于海水淡化、区域供热和制氢等领域。

事实与数据

传统反应堆、小型反应堆和微型反应堆的比较

传统大型反应堆的装机容量超过 700 兆瓦。小型反应堆反应堆的装机容量不超过 300 兆瓦。而微型反应堆的的装机容量不超过 20 兆瓦。

小型和微型核反应堆的堆芯比大型常规反应堆的堆芯小。这些小型反应堆在工厂组装，然后运送到电站安装，从而缩短了建设时间和成本。

目前正在开发多种小型模块化反应堆（SMR）技术，涵盖多种反应堆类型，包括水冷式、气冷式、液态金属冷却式和熔盐式。低温反应堆，例如轻水SMR，适用于供热和制氢，而高温反应堆则更适合炼钢、合成燃料生产和化学合成等高能耗工业过程。通过提供高温热能，一些SMR可以帮助水泥生产、石油化工和重型运输（包括航运）等原本无法实现电气化的行业实现脱碳。

SMR的一个关键优势在于其模块化和标准化。它们可以在工厂预制并分批交付，从而缩短现场施工时间，通常可缩短至1.5至2.5年。这使得可以根据需求增长添加额外的模块。这种灵活性有助于减少资本投资需求，并简化融资要求，尤其是在核电站生命周期成本的大部分都发生在建设阶段的情况下。更快的建造速度也意味着更快的投资回报。预计小型模块化反应堆的退役将比大型反应堆更简单、成本更低。

此外，小型模块化反应堆（SMR）融合了先进的安全特性，许多设计都依赖于被动安全系统，使反应堆能够在无需操作人员干预的情况下安全关闭。其更小的尺寸和更简化的结构降低了潜在故障的风险和复杂性。小型模块化反应堆通常每三到七年才需要更换一次燃料，而传统反应堆则需要每一到两年更换一次；一些设计甚至可以像现代核潜艇一样运行长达30年而无需更换燃料。这最大限度地减少了与放射性物质运输相关的后勤和安全挑战。

小型模块化反应堆的详细情况

尽管前景广阔，但国际原子能机构追踪的80多个小型模块化反应堆设计方案中的大多数仍处于概念设计或详细设计阶段。目前仅有两座小型模块化反应堆（SMR）电站投入运营：俄罗斯的“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站，该电站拥有两座35兆瓦的反应堆，自2020年起为佩韦克镇提供热能和电力；以及中国的高温气冷堆-PM（HTR-PM），该电站于2023年12月开始商业运营，由两座高温气冷反应堆组成，发电量为200兆瓦。阿根廷、中国和俄罗斯还有一些SMR电站正在建设中，但这项技术在商业规模上仍未得到充分验证。

由于大多数SMR项目距离部署仍需数年时间，其实际性能、成本和风险尚无法全面评估。即使是最坚定的支持者也承认，仍然存在诸多不确定因素。国际原子能机构（IAEA）指出，尽管取得了显著进展，但技术挑战仍在解决中。虽然SMR有望降低单位前期资本成本，但其整体经济竞争力仍有待验证。缺乏成熟的监管审批途径也构成潜在瓶颈，初期许可审批流程可能既耗时又充满不确定性。

燃料供应是另一个主要问题。许多小型模块化反应堆（SMR）设计需要高丰度低浓缩铀（HALEU），而HALEU目前仅在美国和俄罗斯生产，其中俄罗斯运营着唯一一座商业规模的HALEU生产设施。尽管包括美国和一些欧洲国家在内的多个国家正在努力扩大产能，但进展缓慢。据欧洲原子能共同体供应机构称，建设和运营HALEU设施需要大量投资，而欧洲生产商尚未看到令人信服的商业案例。美国核工业警告称，由于HALEU供应有限，某些SMR设计的部署可能会被推迟数年。

除了燃料供应之外，小型模块化反应堆（SMR）的商业可行性验证仍然面临诸多挑战。正如欧盟所指出的，诸如确保合适的厂址、建立可预测的许可框架、发展全球供应链以及实现利益相关者的透明度等问题都需要得到妥善解决。

融资尤其复杂。包括SMR在内的核电项目需要大量的初始资金、较长的建设周期，并且常常面临监管和政治风险，这些风险会阻碍投资。尽管许多国家正在努力完善监管框架，以期在不影响安全性的前提下加快部署速度，但进展缓慢且不均衡。

这些特点使得SMR难以吸引风险规避型投资者。正如美国能源部在2023年指出的那样，尽管公用事业公司和其他潜在客户认识到核电的战略价值，“但对成本失控超支和项目放弃的风险担忧限制了新反应堆的订单量。”

一些研究认为，小型模块化反应堆（SMR）面临的挑战可能比传统核电站更多，而非更少。这些研究强调，SMR的平准化电力成本预测具有高度不确定性、主观性，并且严重依赖于所使用的假设，因此难以评估其真正的成本竞争力。

其他技术和社会问题也需要进一步研究。例如，最近一项研究发现，根据设计和运行假设的不同，SMR可能会使核废料的体积增加2到30倍。

公众接受度是另一个被忽视的挑战。正如一项分析指出，SMR的有效部署需要在全球范围内安装数百座小型反应堆，每座反应堆都由当地社区负责运营——这是一个“艰巨的挑战”。即使是像风能和太阳能这样被广泛接受的技术，具体的项目选址也常常会遇到阻力。而对于核能来说，反对的门槛可能要高得多。

如果SMR要实现其预期目标，理解和应对这些挑战，同时建设所需的基础设施、供应链、监管准备和融资机制，将至关重要。但这些悬而未决的问题规模之大，令人对正在讨论的雄心勃勃的部署目标的可行性产生严重质疑。在建造和运营更多小型模块化反应堆（SMR）之前，很难区分实际潜力与投机性承诺。

事态发展的可能性

可能：逐步且有针对性地部署SMR

未来十年，SMR发展缓慢，仅在少数几个国家建成少量示范机组。这些反应堆主要部署在不适宜大规模核能建设的特定环境中。

尽管在许可审批方面取得了一些进展，但关键挑战依然存在：高昂的资本成本、不明朗的经济回报以及当地对选址的抵制。大多数设计方案在2030年代仍将处于商业化前阶段。因此，SMR在全球脱碳进程中的作用有限，只能作为其他清洁能源的补充，而无法彻底改变能源结构。

不太可能：SMR在全球范围内快速推广

到2030年代初，多种SMR设计方案获得监管部门批准并达到商业化水平。简化的许可流程、强有力的政治支持和大规模的公私合作投资有助于降低成本。到2040年，全球将有数百座反应堆投入运行，这将显著减少对化石燃料的依赖，并使核能成为清洁能源战略的核心支柱。然而，要实现这一目标，需要在极短的时间内克服几乎所有当前的主要障碍。