作者：中國科學技術大學核科學技術學院核能科學與工程博士生 陳釗

小型核電的概念，最近在中國備受關注。湖南的衡陽、株洲，福建的漳州，江西的瑞金，都有報道稱計劃建設小型核電站。今年9月，中國核能行業協會在成都專門舉辦了“2013小型動力堆論壇”，探討小型核電的發展問題。一時間，小型核電成為了核電行業的新寵兒，大家對它寄予了很大的期望。那么，到底什么是小型核電，它為什么這么受歡迎呢?讓我們一起來看一看。

核電站是小點好還是大點好？

小型核電，也叫小型反應堆，簡單的理解就是功率小的核電站。按照國際原子能機構(IAEA)的定義，小型反應堆指電功率小于30萬千瓦的反應堆，中型反應堆指電功率在30-70萬千瓦之間的反應堆，大型反應堆指電功率大于70萬千瓦的反應堆。那么，核電站到底是做小點好還是做大點好呢?

現有新建的商用核電站幾乎都屬于大型核電站，裝機容量基本上都是百萬千瓦以上。這就讓人們形成一個印象，核電站都是這么大的。其實不然，核電站在發展初期，都是從小型開始做起的。世界上第一座核電站，是俄羅斯的斯奧伯寧斯克核電站，裝機容量只有0.5萬千瓦。世界上第一座商用核電站是美國的希平港核電站，裝機容量為9萬千瓦。在第一代商用核電站中，裝機容量都在30-50萬千瓦之間。隨后，人們提出了“規模經濟效應”，認為核電站造得越大，經濟效益越好。于是，人們開始想方設法提高核電站的裝機容量。到了20世紀60年代中期，人們已經開始建造80萬千瓦級的核電站，而在80萬千瓦級核電還沒建成時，就已經有百萬千瓦級的核電站開建了。而到現在，美國第三代核電站AP1000的裝機容量是125萬千瓦，正在我國浙江三門開建;歐洲第三代核電EPR的裝機容量達到了175萬千瓦，正在我國廣東臺山開建。

核電站是不是真的越大越好呢?當然不是。當初的“規模經濟效應”是在核電站發展初期提出的，那時候核電的經濟效益較低，提高功率確實能夠有效核電站的效益。因為在同一個廠址，同一配套設施下，把核電站做得大一些，單位千瓦的建造成本就可以下降，經濟效益也可以得到提高。但是，提高功率，就意味著相關配套的設備技術參數也要提高，如安全容器、機械泵等。而生產更大的安全容器，制造更大的機械泵，這些都會增加技術研發成本和生產制造成本。所以，核電站顯然不是做得越大，經濟效益就越好。那核電站到底要做多大才是最好的呢?這個問題并沒有絕對的答案，而應該根據實際需求來確定。

實實在在的市場需求

推動小型核電的真正因素，恐怕還不是經濟效益的問題，而應該是市場需求。在過去幾十年里，核電站主要建設在發達國家和地區，如美國，法國，日本等。在這些發達國家中，電力需求大，確實需要裝機容量百萬千瓦量級的核電站;而且這些國家的電網配套設施也很好，容納百萬千瓦量級的核電站顯然不存在什么困難。而現在，核電的主要市場已經從發達國家和地區轉移到了發展中國家和地區。在積極發展核電的國家和地區中，很多國家和地區的電網設施還比較落后，比較難以承受功率太大的電站;而且這些國家和地區的電力需求也沒有那么大，沒有必要建造這么大的核電站。所以，在這樣的國家或地區里，發展小型核電便成為一個實實在在的市場需求了。美國加州大學伯克利分校能源學院專門做過統計，在現有運行的所有類型的電站中，有93%的裝機容量是在50萬千瓦以下的。這就說明，在現有的能源需求結構中，小型和中型電站是占絕大多數的。此外，小型核電還可以應用到很多領域中，如工業或居民的供暖供熱，海上石油開采，邊遠地區礦物開采，海水淡化等等。在這樣的市場需求下，小型核電自然而然就被關注到了。

投資小

推動小型核電，還有另一個很重要的因素，就是投資小。現有百萬千瓦級核電站的投資是非常龐大的，每個機組都需要上百億人民幣的投資，而且建設周期也比較長，一般要4~5年。雖然核電站的投資回報率不錯，但投資太大，周期太長，這就讓民間資本望塵莫及了。如果能把核電站做小，把投資減小，把建設周期縮短，這樣就可以大大提高核電站的投資吸引力。在現有的小型核電設計方案中，從幾萬千瓦到幾十萬千瓦都有，投資金額大概在幾億到幾十億人民幣不等，建造周期也可以縮短到2到3年。這樣的投資項目，對于民間資本來說的就非常有吸引力了。所以，投資小也是推動小型核電的重要因素。

模塊化

談到小型核電，就必須談到模塊化的設計理念。所謂模塊化設計，就是把整個核電站分成若干個獨立的模塊，每個模塊可以單獨在工廠里生產加工，然后運到核電站現場進行組裝。按照這樣的設計方案，核電站就可以成為在工廠里批量生產的產品了，就像生產飛機和輪船一樣。工廠生產比現場施工的制造成本是可以減低好幾個量級的。還有一些超小型核電設計方案，整個反應堆直接在工廠里加工生產，然后用火車、輪船或者大卡車運送到現場安裝就可以使用了。這種模塊化的設計方案，正是現有小型核電與上世紀五、六十年代所建造的小型核電之間的本質區別。

小型核電安全嗎？

小型核電也是核電，最核心的問題還是安全問題。由于小型核電的功率變小了，它的安全問題也變得沒有那么棘手了。在現有的設計方案中，絕大部分小型核電都具有非能動的安全特性。所謂非能動的安全特性，就是利用自然物理規律(如位差產生的重力，密度差產生的浮升力等)來進行堆芯冷卻，確保反應堆的安全。福島核事故發生的最直接原因是用于冷卻堆芯余熱的備用柴油機失效了。而如果反應堆采用非能動的余熱排出系統，就不需要備用柴油機，也不會出現類似福島一樣的事故了。不過，非能動的冷卻能力是有限的，正是由于小型核電的功率小了，所以在小型核電中采用非能動的冷卻方式是可以滿足設計要求的，所以能夠保證反應堆安全的。在核電站的安全分析中，有堆芯熔化概率的指標。這個指標是指一個核電站發生堆芯熔化事故的概率，其數值越低就說明發生事故的可能性越小，反應堆越安