什么是小型模块化反应堆 (SMR)？有何优势？现状如何？

 

图片来源：A. Vargas/IAEA

 
小型模块化反应堆 (SMR) 是先进的核反应堆，其功率容量高达每台 300 兆瓦（电），约为传统核动力反应堆发电容量的三分之一。许多小型模块化反应堆 (SMR)可以在工厂组装并运输到安装地点，SMR被设想用于工业应用或电网容量有限的偏远地区等市场。可以产生大量低碳电力的SMR是：

 

 
SMR 的优势
SMR 的许多优点与其设计的性质（小型和模块化）有着内在的联系。鉴于其占地面积较小，SMR 可以安装在不适合大型核电站的位置。SMR 的小型机组可以预先制造，然后在运输到现场安装，这使得它们比大型动力反应堆更便宜，大型动力反应堆通常是为特定地点定制设计的，有时会导致施工延误。SMR 可节省成本和建设时间，并且可以逐步部署以满足不断增长的能源需求。
 
加快获取能源的挑战之一是基础设施——农村地区有限的电网覆盖——以及农村电气化的电网连接成本。单个发电厂不应超过总装机容量的 10%。在缺乏足够的输电线路和电网容量的地区，SMR 可以安装到现有电网或远程离网的地方，作为其较小的电力输出的功能，为工业和人口提供低碳电力。这与微反应器特别相关，微反应器是 SMR 的一个子集，旨在产生通常高达 10 MW(e) 的电力。与其他 SMR 相比，微反应器的占地面积更小，将更适合无法获得清洁、可靠和负担得起的能源的地区。
 
与现有反应堆相比，提议的 SMR 设计通常更简单，并且 SMR 的安全概念通常更多地依赖于无源系统和反应堆的固有安全特性，例如低功率和低运行压力。这意味着在这种情况下，不需要人为干预或外部力量来关闭系统，因为被动系统依赖于物理现象，例如自然循环、对流、重力和自我加压。在某些情况下，这些增加的安全裕度消除或显着降低了在发生事故时不安全因素向环境和公众释放放射性的可能性。
 
SMR 降低了燃料需求。与传统发电厂1到2年换料周期相比，基于 SMR 的发电厂可能需要较少的换料频率，每 3 到 7 年一次。一些 SMR 设计可在不加料的情况下运行长达 30 年。
 
SMR 的现状如何？
 
公共和私人机构都在积极参与努力，使 SMR 技术在这十年内取得成果。俄罗斯的 Akademik Lomonosov 是世界上第一座浮式核电站，于 2020 年 5 月开始商业运营，正在从两台 35 MW(e) 的SMR 生产能源。其他 SMR 正在阿根廷、加拿大、中国、俄罗斯、韩国和美利坚合众国建造或处于许可阶段。
 
世界各地正在开发的70 多种商业 SMR设计，针对不同的输出和不同的应用，例如电力、混合能源系统、供暖、海水淡化和工业应用的蒸汽。尽管 SMR 机组前期资本成本较低，但一旦部署，其经济竞争力仍有待实践证明。
 
SMR 与可持续发展
 
SMR 和核电站在效率、经济性和灵活性方面具有独特的属性。虽然核反应堆提供可调度的能源——它们可以根据电力需求调整输出——但一些可再生能源，如风能和太阳能，是取决于天气和时间的可变能源。SMR 可以与混合能源系统中的可再生能源配对并提高其效率。这些特点使 SMR 在清洁能源转型中发挥关键作用，同时也帮助各国实现可持续发展目标(SDG)。
 
为实现普遍获得能源的目标SDG 7所做的努力已取得明显进展；然而，差距仍然普遍存在，主要集中在偏远和农村地区。随着全球努力寻求实施清洁和创新的解决方案，可再生能源的增加使用以及 SMR 的引入有可能填补这些空白。