【科技．未来】小型核反应炉兴起 可克服成本与安全挑战？
在日本福岛核事故后，即使核电有近乎零排放的优点，不少国家都对之重新评估甚至搁置。知名引擎生产商劳斯莱斯（Rolls-Royce）却在近日透露，已获英国政府资助，将于十年内兴建十多个小型模组核反应堆（small modular reactor，SMR）。研发SMR的公司声称它可以避免过往的核灾难发生，并大大降低成本。到底SMR如何有别于传统核反应堆？而这些承诺又是否真的能够兑现，令核能成为未来能源主力？
承接上文︰新型核反应炉 可以小取胜？
价格可够竞争力？
不过，SMR到底可以令核电成本降低多少？质疑者认为反应堆缩小，不代表电价不贵。美国马里兰大学公共政策教授Steve Fetter指出，SMR仍需要证明它们有成本竞争力。随着风能和太阳能等可再生能源价格快速下降，而可用的天然气又充裕，更小巧的核反应堆或难以找到它的市场。“是否有能力向先进核反应堆批出牌照，并且应用的规模足以对气候变化有所影响，我对此十分怀疑。但是，我认为值得探索，因为它们是一种集中式的无碳电力，在这方面我们选择不多。”
NuScale的SMR欲提供每千瓦时6.5美分的价格上限，作为诱因开展其第一个核电项目。这会比天然气贵约20%，不过，Rosner预期：“天然气的价格不会永远保持低位。”各国还可能为碳排放定价，擡高化石燃料发电的成本。而与可再生能源相比，NuScale也处于劣势，洛杉矶水电局去年9月宣布接受了来自可再生能源的电力竞标，其存储容量足以全天候供电，价格仅为每千瓦时两美分。劳斯莱斯计亦类似，计划将电力成本定为每兆瓦时60英镑，这是2017年美国核能平均成本每兆瓦时33.5美元的约两倍。
事实上，现时美国超过三分一核电都无利可图或计划关闭；核能在全球占电力供应比例，从1996年历史高峰的17.6%，跌至2015年仅占10.8%。而在2011年日本福岛核灾难后，德国更决定完全关闭其核能产业，而比利时、瑞士、意大利等国家也拒绝更换新的核反应堆或制订新的计划。
毕竟，声称SMR可大幅降低成本之言仍有值得商椎之处。伦敦大学学院（UCL）名誉高级研究员Paul Dorfman提醒：“SMR模组化兴建相对于定制现场兴建的潜在成本优势，可能是夸大了。生产线出错可能会导致普遍的缺陷，在多个反应堆中蔓延，维修成本很高。建造一个1.2吉瓦（GW）的核电厂，比兴建十几个100兆瓦（MW）的更加合乎成本效益。”
同时，一些批评者指出，要通过大量生产来节省成本，就需要有一个标准化的SMR设计，但现时不同国家和公司之间却有好几十款。加拿大英属哥伦比亚大学物理学家M. V. Ramana更说，缩小反应堆有其缺点，较小的核反应堆从每吨燃料中只能提取较少能量，因而增加营运成本：“核反应堆增大是有原因的。NuScale从一开始就放弃了大规模的经济好处。”
而且，SMR超支延期的往绩实在太厚。西屋公司在一个SMR设计上花了十年研究，却在2014年放弃；位于美国麻州的Transatomic Power在2018年放弃了熔盐SMR研究；先进能源开发商Babcock & Wilcox的一项SMR设计，即使得到美国政府注资1.11亿美元，也于2017年放弃。尽管俄罗斯有辧法让其国家资助的浮水式SMR出海，它的建造成本也超出原先估算四倍，其能源成本也将比现时美国核能高出四倍。
所以，当NuScale的商务总监Tom Mundy认为SMR是“可在近期内应用的技术”，还有些公司则主张只有采用更加创新的技术，才能够从根本上解决对于核安全和成本的忧虑。微软创办人盖茨（Bill Gates）有份创立的泰拉能源（TerraPower）就设计了两个核反应堆，使用了所谓“进阶核能”或“第四代”技术。
它们运作时比轻水反应堆热很多，使用熔盐或钠作为冷却剂，而不需要维持高压。在大气压力下运作，可避免一些对于轻水反应堆设备的要求。因此，泰拉能源行政总裁Chris Levesque扬言：“这在成本和安全方面都有巨大优势，将会改变游戏规则。”Levesque说，泰拉能源希望从政府取得“数十亿美元”资金建造第一座核反应堆，认为这投资有其价值：“如果我们不投资核能，根本无法实现气候目标，未来也无法拥有可负担的电力和热能。如果我们想要与天然气竞争，就必须摆脱轻水技术，进入第四代核能。”
但是，支持者则坚称，SMR的灵活性可令它在传统核反应堆不适用的偏远地区设厂。劳斯莱斯和NuScale都预期，SMR将会有庞大市场，例如向非洲和南美洲国家出售核反应堆，因为这些地方的供电系统未必能支持传统大型核反应堆的能量负荷。而在发达国家，SMR或可令它们在一些新的地方产生电力。据英国国家核实验室（NNL）估算，SMR技术的出口市场为3,250亿美元。再者，SMR也不只可以为电网供电，还可用来生产氢气燃料或化淡海水等，都是业者认为是有利可图的市场，可有助抵销相对高昂的电力成本。
傲慢的安全措施
然而，有关核电的讨论最终也难逃放射性废料和安全问题，SMR也未有解决方法。使用压水反应堆的SMR将继续产生高放射性的乏核燃料，如何安全地存储这类废物，没有哪个国家有永久解决方案。自1982年以来，美国一直在寻找放置永久核废料储存库的地方。同时，美国有70%的乏核燃料正放置于很多已经老化和脆弱的冷却池中，而且数量通常远多于安全范围。
而当NuScale想要利用SMR的小巧灵活，在英、美取代燃煤发电厂，甚至在人烟较稠密地区中一些已关闭的发电厂基础上兴建新核反应堆，可能反而带来更多安全忧虑。NuScale认为其SMR比传统核电厂安全，无需电源也可关闭，所含放射性物质较少，因而希望NRC允许他们不需要满足设立备用电源以及方圆32公里撤离区的安全要求，声称其反应堆不构成辐射扩散到核电厂边界以外的风险。
这种想法引起一些核能专家的猛烈抨击。即使是普遍支持核电的忧思科学家联盟（UCS）也批评：“NRC为任何种类和大小的核反应堆降低安全要求，都是不负责任的。”该组织的核电安全总监Edwin Lyman担心，设计SMR的公司对于他们所宣称这些核反应堆的先天安全特性太有信心。他批评NuScale的安全要求傲慢，核安全依靠多种保护，而NuScale只为了降低成本而把它们逐层剥离。
Lyman解释，虽然SMR的尺寸和输出功率较小，可更容易防止SMR的堆芯过热甚至熔毁，但是，备用安全措施仍然很重要。核反应堆是复杂的系统，电脑模拟的事故场景仍有可能会错过潜在的设计缺憾。一旦核设施真正启动和运作，意料之外的后果仍有可能发生。所以他主张，新的核反应堆需要多重安全功能：“这样，如果你猜错了，或者分析上存在不确定性和错过了某些事情，仍然有后援。”
在现阶段，NRC前成员Peter Bradford认为SMR仍然值得探究：“现在真正需要出现的，是在低碳能源之间的竞争，看看哪个可以最低成本在减少碳排放上带来最大利益。”Mundy对于SMR甚有信心：“我们不只是一个概念，不只是仍流于纸上谈兵的技术，而是真的可行。”或许很快后，我们就会知道。
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上文节录自第205期《香港01》周报（2020年3月16日）《以小取胜 抗衡气候危机 新型核反应堆发电将成主流？》。
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