[C-TechNow]“兼具安全性与经济性的韩国i-SMR…最接近商业化”

by Kang Heejong

Published 19 Feb.2024 10:40(KST)

韩寒贡：以创新型SMR技术抢占全球市场，i-SMR提升经济性，助力工业实现碳中和

Kim Hangon 创新型小型模块化反应堆技术开发事业团团长

“韩国正在开发的创新型小型模块化反应堆（i-SMR）是一种同时满足安全性和经济性的核电机组。可以认为在竞争者中最接近商业化。”

近日记者见到的创新型SMR技术开发事业团团长 Kim Hangon 对我国SMR的技术实力和成功可能性充满信心。据悉，目前全世界正在开发的小型模块化反应堆机型多达90余种，其中能够在10年内实现商业化的机型并不多。Kim 团长强调，i-SMR是其中最接近商业化的机型。

Kim 团长解释称，SMR采用无管道设计，并采用即使在停电时也能持续运转的被动安全系统，相比既有的大型核电站，事故发生概率仅为其千分之一，也就是说几乎没有发生事故的风险。

SMR实现商业化的关键在于具备经济性。包括美国在内的核电先进国家至今尚未实现SMR商业化，也是因为尚未解决这一问题。i-SMR计划通过在工厂预先制造模块，并在24个月内完成建设的方式，来解决经济性问题。

SMR不仅可用于生产电能，还能为工业现场提供所需的热能和蒸汽，因此被评价为实现碳中和的核心手段之一。Kim 团长期待政府在今年制定的第11次电力供需基本计划（电力基本计划）中纳入SMR。为实现2031年首座SMR机组建成投运这一目标，必须在电力基本计划中纳入SMR，并同步推进技术开发和厂址选择等工作。

Kim 团长曾任韩国水力核电中央研究院院长，于去年1月被任命为i-SMR技术开发事业团团长。该事业团为推进由科学技术信息通信部和产业通商资源部两个部门共同实施的i-SMR技术开发项目，于去年正式成立。

Kim 团长在首尔大学核工程系获得学士学位，在韩国科学技术院（KAIST）获得核工程硕士和博士学位。自1997年起就职于韩国水力核电中央研究院，参与APR1400开发过程，被公认为国内在反应堆开发、设计与许可方面的权威专家之一。

以下是与Kim 团长的一问一答。

- 韩国的i-SMR与海外正在开发的机型有何不同？

▲目前全球正在开发的机型约有90多种，但这些机型并不会马上实现商业化，其中相当一部分是以20～30年后为目标进行开发的。比如 Bill Gates 投资的美国 TerraPower 正在开发钠冷快堆，目前仍处于讨论是否进行示范的阶段，距离商业化还需要非常长的时间。在10年内有望实现商业化的压水堆型反应堆，除了韩国的i-SMR外，仅有美国的Nuscale、BWRX-300（GE-日立）、Nuward（法国法国电力公司）等少数几种。

- i-SMR 的优势是什么？

▲要实现SMR商业化，必须满足两大条件：第一是安全，第二是经济。能够同时满足这两个条件的国家并不多。韩国通过成功执行阿拉伯联合酋长国项目，已经向世界证明可以按期建成核电站。与我们竞争的国家并没有这样的经验。既安全又具备经济性来建设SMR的国家并不多，而韩国的i-SMR最接近满足这一条件。

- 与美国的Nuscale相比如何？

▲在美国被认为最领先的企业是Nuscale。它的开发起步可能早于我们，但其本质上是一家没有任何商业化经验的风险企业。韩国则由具备成功建设大型核电站经验的韩国水力核电、韩国原子力研究院等机构直接参与开发，政府也在积极支持。这也是海外认为“如果是韩国来开发SMR就有可能成功”的原因。

- 韩国SMR的技术水平大致处于什么位置？

▲从纯技术角度看，与与我们竞争的美国、俄罗斯、法国等国家相比，处于同一水平。美国作为最早发展核能的国家，掌握了大量源头技术，但这些技术在20世纪60年代转移到法国，1980年代以后则由韩国引领。几十年过去，技术本身已不存在太大差异。只是由于韩国拥有成功建设核电站的经验，被评价为在今后会少走弯路。

- SMR商业化困难的原因是什么？

▲普遍认为将SMR推向商业化需要10年时间。要建设SMR，首先必须选定厂址，然后评估该厂址是否适合，这一阶段就需要2～3年，仅建设期就要4～5年。它不像汽车或手机那样，开发完成后产品就能立即上市。以我国为例，经过几十年的核电站运行，已经具备基本的技术能力，在此基础上还要补充实现小型化、模块化所需的核心技术。从今年开始进行具体设计的话，预计在2028年可以完成开发。

- 如何评价俄罗斯和中国开发的SMR？

▲俄罗斯开发了名为KLT40S的海上浮动式SMR，为北冰洋偏远地区供应电力。中国则开发了名为ACP100的小型反应堆，正在海南昌江地区建设。俄罗斯和中国的小型反应堆都是由政府主导推进，几乎没有考虑经济性。他们会声称那是“全球首座SMR”，但很难予以认可。商业用SMR必须同时具备安全性和经济性。

- SMR真的安全吗？

▲SMR相较于大型核电站，事故发生的可能性大幅降低，其事故概率仅为第三代核电站的千分之一。SMR内部不设管道，因此不会发生因管道破损导致的事故。同时，由于采用被动安全系统（即使外部电源中断，也能利用自然循环维持反应堆冷却的系统）进行设计，即便发生停电也能安全运行。被动安全系统在过去10余年里持续开展开发工作，现在只需进入应用阶段。从我们这些专家看来，从技术角度几乎不可能发生类似福岛那样的事故。当然，居民如何看待则是另一回事。我相信，只要今后做好宣传工作，居民也会逐步接受。

- 有观点认为SMR缺乏经济性。

▲反对方攻击称“SMR的经济性是虚构的”。确实，如果建设一座发电厂，以100万千瓦容量建设要比10万千瓦容量建设更具经济性。SMR至今未能实现商业化，也是因为没有破解经济性难题。关键在于在保持小型化的同时实现经济性。要提升SMR的经济性，首先要缩短工期，从而降低工程造价和利息成本。我们的目标是把工期缩短到24个月。为此，正在考虑在工厂制造反应堆后运至现场安装的方式。第二个关键是减少部件数量。如果这两点取得成功，就能实现经济性。这无疑是一个具有挑战性的课题。

- 政府或监管机构能提供哪些支持？

▲目前的监管要求主要是针对商用大型核电站制定的。需要在提升安全性的同时，对监管进行补充，以便能够接纳SMR的创新技术。据我了解，原子能安全委员会目前正在研究并确立相关监管方向。

- SMR可以如何利用？

▲SMR并非只用于发电。SMR之所以备受瞩目，是因为它有可能在实现2050年碳中和目标方面发挥关键作用。要实现碳中和，家庭和工业现场使用的电能与热能都必须实现零碳排放，单靠可再生能源是无法做到的，必须动员一切可能的手段。比如，氢基还原炼铁所需的氢气，就可以通过利用SMR的核能制氢来生产；化工厂所需的热能和蒸汽也可由SMR提供。SMR还可以很好地弥补太阳能、风能等可再生能源的间歇性不足。

- 第11次电力供需基本计划是否会纳入SMR已成为焦点。

▲若要按计划在2028年完成设计，并在2031年前建成首座机组，我认为应当在今年制定的电力供需基本计划中纳入SMR。当然，将尚未完成开发的SMR写入电力基本计划，可能会引发争议，但若等到两年后再纳入下一版电力基本计划，进程就会相应推迟。我们只能提出意见，最终决定权在政府。

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- 引进SMR后，大型核电站是否就不再需要？

▲绝对不是这样。SMR与大型核电站面向的是不同的市场。在需要大容量电力的地区，建设一座大型核电站即可。而在适用分散能源活性化特别法（分散能源法）的地区，将由SMR取代大型核电站；在需要替代老旧燃煤机组的地方，也需要SMR。

◆小型模块化反应堆

泛指与大型核电站相比单机容量较小、采用模块化设计的核电机组，通常指电功率300兆瓦电（MWe）以下的反应堆。与大型核电站相比，其建设更为容易，并可应用于更多领域。

其特点是将蒸汽发生器、泵、稳压器、堆芯（通过核裂变产生热量的部分）集成在一个压力容器内，从而降低因管道破损导致放射性物质泄漏的可能性，并采用即使外部电源被切断，也能利用自然力对反应堆进行冷却的被动安全概念。

由于安全性得到强化，而且所需场地面积小于大型核电站，因此可布置在靠近用电负荷中心的位置。除发电外，还可用于制氢、工艺热利用、区域供暖、海洋勘探等多种用途，目前正按多用途利用方向进行设计。

根据机型不同，分为采用既有商用技术的第三代反应堆，以及采用高温气冷堆、钠冷快堆、熔盐堆等下一代技术的第四代反应堆。根据国际原子能机构（IAEA）的统计，截至2022年，美国有21种机型，俄罗斯17种，中国10种，加拿大5种，英国4种机型在内，全球共有80余种小型反应堆正在开发和建设中。

隶属美国能源部的爱达荷国家实验室预计，到2050年新建核电站中有50%将采用SMR。韩国i-SMR技术开发事业团的目标是在2028年前完成设计。

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。