【小型核反应堆】美国爱达荷国家实验室发布《全球微堆市场分析》报告

日前，美国能源部（DOE）旗下爱达荷国家实验室（INL）发布《全球微堆市场分析》（Global Market Analysis of Microreactor）报告称，在中短期内部署微堆能够为不具备建设大型核电厂条件的能源市场提供支持，但要想占据新市场份额，还必须克服一些重大挑战。从长远来看，微堆能够为脱碳工作做出贡献。

（来源：微信公众号“中国能源研究会核能专委会”编译自WNA ID：CERS-NEPC）

该报告长达147页，重点介绍未来全球微堆市场及潜力，并评估2030~2050年间微堆在特定全球市场的独特能力和潜在部署机遇。此外，该报告还总结了在美国能源部微堆项目（Microreactor Program）框架下进行的微堆经济和市场机遇方面的工作。报告采用“自上而下”和“自下而上”的分析技术来评估新兴市场趋势，总结出一系列可能需求，并对63个国家的潜在市场进行排名，包括现有核电国家和新兴核能国家。

微堆是指装机容量为1~20 MWe的小型反应堆（SMR），也被称为“核电池”。堆型涵盖轻水堆、熔盐堆、气冷堆、金属冷却快堆和热管反应堆。

该报告参考2019~2021年间根据能源部微堆项目计划在阿拉斯加、波多黎各和美国联邦设施开展的微堆潜在应用研究。具体内容包括：阿拉斯加安克雷奇大学的一项研究，旨在确定阿拉斯加和北极地区核动力微堆的市场、应用和经济发展潜力，以及对世界各偏远地区的出口潜力；威斯康星大学麦迪逊分校的一项研究，旨在明确微堆在美国政府设施、离网厂址或需要安全、独立电源的偏远厂址以及电网内厂址可发挥的潜在作用，以获得安全备用电源；以及波多黎各领导的非营利组织核替代项目组（NAP）根据INL合同进行的一项研究，以调查使用小型堆和微堆为波多黎各等岛屿领土提供弹性电力的可行性。

报告总结称，到2030年，微堆的初步部署有可能扩大核能在北美和西欧的贡献，否则，这些地区未来核电增长将放缓。2035年前后，中期部署将启动，范围将会扩大至尚在开发能源基础设施的东欧和亚洲地区，并支持新兴国家的新核市场。2040~2050年期间，可能会在缺乏能源、易受气候变化影响的城市市场和特大城市进行长期部署，并通过取代便携式柴油发电机进行救灾，以及用于低碳航运等。

挑 战

报告结果表明，微堆具有在全球部署的巨大潜力，但在达到技术水准、满足监管要求和国际协议要求、保持成本竞争力以及获得公众认可等方面仍面临重大挑战。此外，亚洲和东欧在独立运营和分布式能源应用方面的未来市场需求也尤为强劲。

报告称，为实现大规模市场渗透，并填补替代化石能源用于电力和非电力用途的“空白”，以及补充分布式系统中太阳能和风能等具有随机性的可再生能源技术，到2040年和2050年，将需要分别建设数百台和数千台核电机组。

从基本市场角度来看，微堆若要在市场中实现深度渗透，就需要实现特定的激进成本目标。然而，微堆不会与集中式能源存在竞争关系。此外，为了确保核电厂部署的可生产性和可扩展性，必须考虑除示范机组以外的成本。

报告还指出，为保证微堆能够占领新市场份额，必须克服部分重大挑战，并在市场需求、技术性能、成本、监管合规成本和公众接受度之间实现适当平衡。微堆的创新性、一种或多种主导设计的竞争性以及运行数据的有限性将为监管和规划方面带来不确定性。

待解决的关键问题包括微堆及燃料的运输。同时，考虑到远程和半自主应用的潜力，需对网络和物理风险进行额外审查。目前，相关的合作和技术交流（包括美国和加拿大监管机构、国际原子能机构和美国联邦计划正在进行的工作）正集中于其中部分优先事项上。

岛屿机遇

波多黎各是美国在加勒比海东北部的一个自治邦。美国开发的BONUS原型堆厂址正位于该岛，该反应堆于1965投运，1968年退役。如今，该岛严重依赖进口化石燃料。

NAP首席执行官Jesus M Nunez在接受《世界核新闻》（WNA）采访时表示，波多黎各需要一个可扩展、有弹性且可靠的基荷电源。微堆或将能够助力波多黎各实现现代化并增强实力。

目前，美国能源部微堆项目正在开展基础研发工作，以期减少微堆设计和部署中的不确定性和风险，并促进更有效的技术商业化。同时，美国国防部的贝利项目（Project Pele）正按计划将于2023年对一座5 MWe级可运输微堆原型进行满功率测试。