小型堆产业化障碍

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目前，人类对核能的应用主要体现在发电，主流为60万-120万千瓦的大容量核电机组。然而在世界上还有许多发展中国家、地域面积有限的中小国家、海洋岛国以及发达或发展中国家的边远地区，由于其电网容量较小，考虑电力市场消纳能力及电网稳定要求，大容量核电机组较难有利用空间。小型堆成为满足上述领域核能应用的另一条路线。

小型堆主要优点在于：运行灵活，安全性能高，可建于大城市等人口密集地区周边，厂址条件要求简化，建造周期短，多用途，除可用于为中小电网、岛屿及偏远地区供电，还可用于城市区域供热、工业供气、核能海水淡化等领域。

何谓小型堆

国际原子能机构（IAEA）对小型堆的界定是电功率在30万千瓦以下的反应堆。美国能源部在IAEA小型堆概念的基础上加入了模块式概念，称为small modular reactors（SMR），已作为小型堆的重要特征得到行业内认可。目前，美、日、俄、法、韩等在小型堆的研究开发方面展开了激烈竞争，2011年美国联邦预算中，奥巴马总统要求针对小型堆计划投入3900万美元，美国能源部也首度对小型堆设计的商业运用提供了资金。在我国也已开展了相关研究，包括中核集团、清华大学核能与新能源研究院等，均已分别开展了建设100MW和200MW小型堆项目的技术研发和前期准备工作。

目前，一些现役小功率反应堆已经属于小型堆的范畴，例如，印度以加拿大技术为基础开发的220MWe的加压重水堆（PHWR），中国在国内和出口巴基斯坦的300MWe级压水堆（CNP300），以及目前我国正在准备建设的200MWe高温气冷堆等。国际上开展研究的小型堆类型有：轻水堆、高温气冷堆、液态金属反应堆和熔盐堆等。考虑到现有压水堆技术的建设和运行管理经验，以及日本福岛核事故引发人类对核能安全的重新审视，可以判断，未来在设计上考虑非能动安全理念的小型轻水堆将获得认可，近期将成为产业化的主流堆型。

针对定位于为大城市等人口密集地区供热、供气的小型堆项目，由于地上反应堆需有一定距离的限制发展区，且所在地人口密集，土地资源紧张，再从增强公众对核设施安全的信心考虑，建造地下反应堆也可能成为未来的较好选择之一。

地下反应堆在国际上已经具有一定的研究基础和工程经验，不存在技术上的障碍，也有国家已经建成或正在规划建设地下核反应堆项目，如俄罗斯、新加坡等。目前国内可以开展地下小型堆相关基础理论和工程技术的研究，做好技术储备。

小型堆效用

推广小型堆，除了在发电领域的效用之外，在海水淡化和供热方面都有重要使用价值。

我国淡水资源短缺，目前全国三分之二的城市不同程度缺水，六分之一的城市严重缺水，主要沿海城市一半以上的城市缺水。虽然我国政府决定将采取最严格的水资源管理制度，但淡水资源短缺的压力仍然很大。根据我国《海水利用专项规划》以及政府部门关于发展海水淡化产业的意见，海水淡化产业将得到快速发展，2015年淡化能力将达到220万至260万立方米/日，而截至2011年底，我国海水淡化能力仅为66万立方米/日。

从市场需求来看，未来核能海水淡化具有广阔的空间，而核能海水淡化在技术上不存在大的困难。该技术的关键在于淡化后的浓盐水排放问题，由于我国渤海湾的自净能力差以及环境容量的约束，未来在北方地区大规模开展核能海水淡化的同时，宜配套建设盐化工项目；海洋自净能力较强的东南沿海缺水地区具有较好的核能海水淡化市场空间和外部条件，其中黄海沿岸的山东沿海地区和南海沿岸的广东省沿海地区海水水质优良，可优先考虑建设示范工程。

由于核能的清洁环保特征，核能供热（居民采暖、空调制冷、工业供气）也具有较好的发展空间。但核工程的初始投资较大，项目投产后应保持较高的利用率才具有可接受的经济性，单纯的居民采暖或空调供冷很难达到要求。若采用冬季供暖和夏季制冷的联合运营方式或热电联产，虽然可以提高利用率，但系统的集成和切换容易增加出现共模故障的概率，这对核安全尤其敏感的人口密集地区容易产生较大的社会影响，因此，现阶段核能供热宜针对较为稳定的工业蒸汽负荷，可暂不考虑发电联产。

为充分利用核能的清洁和环保优势，应重点在一次能源短缺、能源输送通道匮乏的地区布局核能供热项目。重点考虑热网面积大、热负荷落实且集中的大型工业园区负荷，供热负荷的稳定和集中有利于核反应堆的安全稳定运行和提高负荷因子。

制约因素

但当前发展小型堆也面临着一些制约因素，首先是体制方面，对小型堆项目的开发，我国尚未建立具有针对性的法规、标准以及审批和监管体系。由于在应用方式及安全要求与大型核电机组有较大的区别，如果针对小型堆项目仍然采用与大型核电机组同样的监管要求，将使得小型堆的竞争性大大下降，甚至是颠覆性的。另外，针对小型堆项目的模块化和批量化制造，将引发安全、质量和审批方面的新问题，也需要监管部门制定具有针对性的审批和监管程序。

例如，大型核电机组要求在厂址周围划定5km的限制发展区，限制其内人口的机械增长和重大建设工程项目的发展。小型堆一般建于人口较为密集的城市周边地区，如果仍然按照5km的要求划定限制发展区显然对小型堆项目是不可接受的；再如对大型核电机组的场外应急要求，这对建设在人口密集地区的小型堆也是具有颠覆性的；等等。如果不加快制定和完善关于小型堆的法规、标准以及审批和监管体系，对上述影响较大的问题提出明确要求，将对小型堆的选址乃至发展产生较大的制约，不利于我国小型堆项目的产业化。

经济性也是目前小型堆面临的一个较大问题。反应堆的单位装机容量材料费用随着反应堆规模的下降而上升，同时，用于控制、仪表等独立系统的单位装机容量造价也相应上升。可以判断，小型堆在反应堆规模方面的下降必然导致单位建造成本的上升，另外由于小型堆项目分布于更多的厂址，燃料和乏燃料管理系统等可能更复杂，耗资也更大，全生命周期的成本较高。

有研究人员指出，可通过在一处厂址上建设一系列的小型堆项目，通过规模效应以降低造价，提高经济性。但考虑到小型堆的一个重要优势在于发挥其灵活性，且受到所在地负荷需求的制约，在一处厂址上建造多个项目的合理性不充分，可能性也不大，通过规模效应降低小型堆项目成本较为困难。

小型堆项目的学习效应主要会体现在设备制造成本的下降，鉴于我国大容量核电机组设备制造的基本成熟，且小型堆设备的热力参数相对较低，设备制造工艺不成熟导致成本上升的敏感性不大，因此，可以判断小型堆设备制造工艺成熟后的成本下降空间不大，经济性依然面临考验。建议相关部门考虑小型堆项目的外部效应，研究出台相关税费优惠及补贴措施，调动投资积极性，加快我国小型堆产业化。

小型堆项目一般建于人口密集的城市周边，与建设在相对偏远的大型核电机组相比，公众的“核恐惧”心理更为明显，尤其在日本福岛核事故后，公众对核工程项目的抵触、排斥和恐惧情绪更大。针对目前公众对核能的认识局限，应加强核与辐射安全信息的宣传，进行普遍的核知识教育，特别是要做好核安全宣传。同时应建立和健全核安全信息透明机制，使公众正确认识核能，消除公众的核不安情绪，最大程度降低对核能的抵触、排斥和恐惧情绪。

（作者单位：中国国际工程咨询公司能源产业发展部）