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SMR核電專題|小型模組核反應爐與傳統核電差異? 一文掌握各國進程

能源
2024/11/29 07:01
張翠蘭 文章

【編譯張翠蘭/綜合外電】近期多國政府和科技公司紛紛宣布發展「小型模組化反應爐」(SMR),這項俗稱小型核電廠的新興能源寵兒,到底跟傳統核電廠有什麼不一樣?目前各國發展進度又到底如何呢?

中國大陸在海南省興建的「玲瓏一號」小型核反應爐2023年8月10日空拍景象。法新社 zoomin
中國大陸在海南省興建的「玲瓏一號」小型核反應爐2023年8月10日空拍景象。法新社
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核能發電是利用核子反應爐來產生電力,分為核融合及核分裂式,前者技術尚未成熟以及建置成本高等因素,因而現役商業運轉的皆為核分裂式反應爐。目前科學家與核工業大廠們正在研發的第四代先進反應爐,標榜更永續、經濟與安全,處理更少的核廢料,其技術包括小型模組化核能反應爐(SMR) 、高溫氣冷反應爐(HTGR) 、氣冷式快反應爐(GFR)、鈉冷快中子反應爐(SFR)、鉛冷式快反應爐(LFR)液態氟化釷反應爐(FHR) 、熔鹽燃料反應爐(MSR)等。

「小型模組化反應爐」(Small Modular Reactor,SMR)顧名思義是比常規反應爐小的反應爐,根據國際原子能組織(IAEA)定義,SMR發電量通常少於300 MW(e) ,約為傳統核反應爐的1/3。

SMR發展現況

SMR除了擁有傳統核電的穩定性,還有其他優點,包括:
▲功率小:發電量較低,產生的熱量也相對較少,對冷卻系統的需求降低。
▲體積小:因其小型化、佔地面積小,場址條件更靈活,可為偏遠地區的社區供電,或者作為緊急備用電源。
▲建置彈性高:可在工廠生產後運送至不同地點設置、運轉,大幅降低整體建置成本,且可依據需求擴建。
▲模組化設計:可以量產以降低生產成本,模組化也使其更容易運輸和組裝。
▲另外,SMR還具備通過安全認證、無廢料、零碳排等潔淨能源的特點。

中核集團2012年5月25日在北京舉行的第十五屆中國北京國際科技博覽會,展出多功能小型模組化反應器模型。法新社 zoomin
中核集團2012年5月25日在北京舉行的第十五屆中國北京國際科技博覽會,展出多功能小型模組化反應器模型。法新社
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目前歐美許多國家都積極推動SMR計畫,根據IAEA統計,目前全球有超過80多座SMR的設計和概念,大多數處於不同的開發階段,有些據稱可以在近期部署。目前,阿根廷、中國和俄羅斯有4座中小型反應器處於建設後期,多個現有和新核能國家則正在進行中小型反應器研發。

法國:

法國總統馬克宏早在2021年10月中旬宣布「法國2030再度工業化計劃」 (France 2030 re-industrialisation plan),其中預計將挹注約10億歐元的公共資金,扶持SMR與先進模組化反應爐發展,進一步促進永續能源轉型。

馬克宏更設定了法國在2030年之前在建造第一個原型機,Jimmy、Nuward與Sparta等多家小型核電新創企業因而崛起。

法國正在積極研發SMR。圖為法國比熱(Bugey)傳統核電廠的員工正在操作電腦進行作業。法新社 zoomin
法國正在積極研發SMR。圖為法國比熱(Bugey)傳統核電廠的員工正在操作電腦進行作業。法新社

中國:

中國目前有2座興建中的SMR機組,分別是發電量125MW的ACP100(玲瓏一號),以及發電量為10MW的TMSR-LF1;其中由中國核工業集團公司(CNNC)開發、位在海南省的玲瓏一號於2021年動工興建,預計2026年12月投入商業運轉。

而TMSR-LF1是在甘肅武威的實驗性釷燃枓熔鹽反應爐,從2018年9月開始建造,原計2021年8月完成,但因為新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)疫情而延誤,最新完成時間表是2024年。如果TMSR-LF1實驗計畫成功, 2030年將建造一座373百萬瓦的正式反應爐。

另一方面,中國自製的HTR-PM高溫氣冷球床核反應爐示範電廠,是世上首座第四代高溫氣冷式反應爐(HTGR)原型,坐落於山東威海,一號機已在2022年12月完成商轉倂網前測試,發電功率為210MW。

美國:

美國擁有90多座大型公用事業規模核反應器,主要由私營部門擁有和運營,生產的電力佔全國總電力的近19%,目前拜登政府分頭進行重啟多個封存核電廠、並加速發展SMR和下一代核反應爐。

美國能源部(DOE)10月16日宣布開放接受高達9億美元(約293億元台幣)的申請,以支援SMR的部署。此外,美國官員還正積極與保加利亞、加納、印尼、哈薩克和菲律賓等國家討論新創的小型核電項目。

美國能源部外觀。法新社 zoomin
美國能源部外觀。法新社

英國:

英國政府2021年11月宣布計畫投資2.1億英鎊用於中小型反應器的研發。政府計劃建立國家SMR研發中心,支援先進SMR技術的開發。

加拿大:

位於加拿大中部的克其萬省 (Saskatchewan),地方政府已與一個公司財團簽署了一份諒解備忘錄並分享可行性報告,以探索在該省建造小型模組化反應器的潛力。該聯盟包括坎杜能源公司和加拿大核子實驗室,計劃開發一種小型模組化反應器設計,可用於發電、氫氣生產和其他應用。

越南:

為了因應能源安全和經濟成長,越南工貿部長阮鴻延(Nguyen Hong Dien)10月21日宣布將修改國家電力發展計劃第八版(Power Development Plan 8,PDP8),把核能和氫能納入其中。根據路透社取得的資料顯示,越南政府已經與南韓、加拿大和俄羅斯等多個國家,討論小型現代化的核子反應爐。

越南有意恢復發展核電。圖為越南總書記蘇林(右)與10月21日新就任的越南新任國家主席梁強(Luong Cuong)。美聯社 zoomin
越南有意恢復發展核電。圖為越南總書記蘇林(右)與10月21日新就任的越南新任國家主席梁強(Luong Cuong)。美聯社

南韓:

為了因應能源需求,南韓總統府官員10月20日表示,政府將在今年稍後公布的基本能源計畫中,納入建造4座俗稱小型核電廠的小型模組化反應爐(SMR),並強調中小型反應爐是下一代成長動力和關鍵出口產品。

尹錫悅政府將把小型核電廠SMR納入今年稍後公布的能源計劃。圖為尹錫悅10月11日在寮國首都永珍出席東協峰會。美聯社 zoomin
尹錫悅政府將把小型核電廠SMR納入今年稍後公布的能源計劃。圖為尹錫悅10月11日在寮國首都永珍出席東協峰會。美聯社

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