美首個(gè)紐斯凱爾小堆電廠(chǎng)項(xiàng)目停止實(shí)施

2023 年11 月8 日，美國(guó)猶他州聯(lián)合市政電力系統(tǒng)公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“猶他市電”）與紐斯凱爾電力公司宣布，由于無(wú)法吸引足夠多的電力訂單，雙方已同意終止位于愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的模塊化小型壓水堆電廠(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目。這是美國(guó)首個(gè)、也是進(jìn)展最快的小堆建設(shè)項(xiàng)目。

1 項(xiàng)目背景

猶他市電2015年正式啟動(dòng)小堆電廠(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目，計(jì)劃采用紐斯凱爾電力正在開(kāi)發(fā)的小堆技術(shù)，在愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)一座發(fā)電廠(chǎng)：最初計(jì)劃建設(shè)12座5萬(wàn)千瓦小堆；后因技術(shù)升級(jí)與成本考量，2021 年7 月宣布改為建設(shè)6 座7.7 萬(wàn)千瓦小堆，預(yù)計(jì)首堆將在2029 年前投運(yùn)，所有6 座反應(yīng)堆將在2030年投入運(yùn)行。

2023 年2 月，5 萬(wàn)千瓦紐斯凱爾小堆成為首種也是迄今唯一通過(guò)美國(guó)核管會(huì)設(shè)計(jì)認(rèn)證的模塊化小堆。紐斯凱爾電力2023 年1 月宣布向核管會(huì)提交7.7 萬(wàn)千瓦小堆設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)文件，8月宣布核管會(huì)即將正式啟動(dòng)對(duì)其7.7萬(wàn)千瓦小堆為期24個(gè)月的評(píng)審。

2 項(xiàng)目終止原因

根據(jù)兩家公司發(fā)布的聲明，項(xiàng)目終止原因是電力訂單不足。而電力訂單不足的重要原因之一，是成本飆升令部分潛在用戶(hù)對(duì)項(xiàng)目前景產(chǎn)生疑慮。

2023年4月，猶他市電宣布該項(xiàng)目造價(jià)已從之前估計(jì)的53 億美元飆升至93 億美元；平準(zhǔn)化度電成本（LOCE）估計(jì)值從之前每兆瓦時(shí)58 美元上升至每兆瓦時(shí)89 美元，遠(yuǎn)超一般核電的水平（每兆瓦時(shí)26～64 美元）；造價(jià)上漲主要源于多種外部因素，包括通脹壓力（自2020 年以來(lái)碳鋼管道和裝配鋼板等大宗商品的生產(chǎn)者價(jià)格指數(shù)上漲超過(guò)50%），以及利率急劇提升（此前12 至18 個(gè)月內(nèi)上升了約150%）等。

據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道，紐斯凱爾電力與猶他市電的協(xié)議中有一項(xiàng)要求，截至2024年2月該項(xiàng)目簽署的訂單采購(gòu)量應(yīng)達(dá)到未來(lái)發(fā)電量的80%，如果未能達(dá)成這一要求，猶他市電有權(quán)選擇終止協(xié)議，同時(shí)紐斯凱爾電力需要承擔(dān)潛在的賠償責(zé)任。而到2023年3月，該指標(biāo)僅達(dá)到25%。

3 紐斯凱爾小堆設(shè)計(jì)特征

紐斯凱爾小堆采用壓水堆技術(shù)，最初單堆設(shè)計(jì)電功率為5萬(wàn)千瓦，后改為7.7萬(wàn)千瓦。使用低濃鈾燃料，換料周期18個(gè)月，設(shè)計(jì)壽命60年。壓力容器高17.7米，直徑2.7米，螺旋管式蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器都內(nèi)置在壓力容器中。反應(yīng)堆壓力容器浸沒(méi)在反應(yīng)堆廠(chǎng)房的水池中。紐斯凱爾小堆技術(shù)相對(duì)于其他小堆有兩個(gè)重要特點(diǎn)：一是創(chuàng)新的非能動(dòng)排熱系統(tǒng)，當(dāng)故障導(dǎo)致壓力容器內(nèi)部壓力過(guò)高時(shí)，排放閥（詳見(jiàn)圖1）自動(dòng)打開(kāi)，堆芯冷卻劑（水）、壓力容器、安全殼和水池構(gòu)成排熱系統(tǒng)，能夠在滿(mǎn)功率事故工況下只依靠自然循環(huán)排出堆芯熱量，至少30天無(wú)需人工干預(yù)，這使得反應(yīng)堆無(wú)需主泵和用于在故障時(shí)向堆芯注入水的安全系統(tǒng)，整體設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化；二是整體模塊化，單堆就是一個(gè)模塊，采用緊貼式鋼制安全殼，體量小，整個(gè)反應(yīng)堆模塊可實(shí)現(xiàn)整體場(chǎng)外制造，現(xiàn)場(chǎng)組裝，建設(shè)周期大幅縮減電廠(chǎng)，增加建設(shè)的靈活性。

圖1 紐斯凱爾小堆示意圖

2021 年12 月，紐斯凱爾電力宣布將小堆電廠(chǎng)命名為VOYGR。VOYGR電廠(chǎng)最多可包含12座7.7萬(wàn)千瓦小堆，總裝機(jī)容量為92.4萬(wàn)千瓦，占地面積約14萬(wàn)平方米。紐斯凱爾電力還可提供另外兩種規(guī)模的電廠(chǎng)：一種由4 座小堆組成，總裝機(jī)容量30.8 萬(wàn)千瓦；另一種由6 座小堆組成，總裝機(jī)容量46.2萬(wàn)千瓦。

4 紐斯凱爾小堆全球市場(chǎng)開(kāi)拓

紐斯凱爾小堆是美國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)主推的反應(yīng)堆之一。在美政府幫助下，紐斯凱爾電力已經(jīng)在全球范圍內(nèi)簽署數(shù)十份小堆合作相關(guān)協(xié)議，與波蘭、羅馬尼亞、捷克、約旦等國(guó)企業(yè)簽署小堆部署相關(guān)協(xié)議，并且波蘭和羅馬尼亞項(xiàng)目已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

波蘭銅業(yè)集團(tuán)公司2023 年7 月宣布收到政府通知，紐斯凱爾小堆建設(shè)項(xiàng)目已獲得波蘭氣候與環(huán)境部原則性批準(zhǔn)。2022年2月，波銅與紐斯凱爾電力簽署啟動(dòng)小堆電廠(chǎng)建設(shè)的協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，將建設(shè)由6 座7.7 萬(wàn)千瓦小堆組成的核電廠(chǎng)，首堆最早于2029年建成投運(yùn)。

羅馬尼亞國(guó)家核活動(dòng)管制委員會(huì)2023 年8月正式發(fā)布批準(zhǔn)書(shū)，確認(rèn)多伊切什蒂模塊化小堆電廠(chǎng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)文件能夠滿(mǎn)足國(guó)家監(jiān)管要求。多伊切什蒂項(xiàng)目擬建設(shè)6座7.7萬(wàn)千瓦紐斯凱爾小堆。紐斯凱爾電力和羅馬尼亞RoPower 核電公司正在根據(jù)2022年12月簽署的合同開(kāi)展多伊切什蒂前端工程設(shè)計(jì)的第一階段工作，并于今年5月宣布將為第二階段工作的開(kāi)展提供資金。

5 影響分析

由于固有安全性高、廠(chǎng)址適應(yīng)好、用途廣泛、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，小堆近年來(lái)獲得許多國(guó)家的關(guān)注。作為美國(guó)首個(gè)小堆電廠(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目，猶他市電小堆終止實(shí)施的消息一經(jīng)發(fā)布，即引發(fā)各方廣泛關(guān)注。

總體來(lái)看，美國(guó)政府支持小堆發(fā)展的戰(zhàn)略不會(huì)因該項(xiàng)目終止而動(dòng)搖。當(dāng)前，美國(guó)正在通過(guò)多種方式力圖恢復(fù)其在核能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，小堆被視為重要發(fā)力點(diǎn)。除了猶他市電項(xiàng)目，美能源部還在“先進(jìn)反應(yīng)堆示范計(jì)劃”下資助10 種小堆研發(fā)，其中2 種即泰拉能源公司鈉冷快堆Natrium 和X 能源公司高溫氣冷堆Xe-100 計(jì)劃在2030年前建成首堆。

對(duì)小堆技術(shù)的投資信心可能受到一定影響。該項(xiàng)目是美首個(gè)小堆建設(shè)項(xiàng)目，曾被美能源部給予厚望，并可獲得政府巨額資助：根據(jù)2020年簽署的費(fèi)用分擔(dān)協(xié)議，能夠獲得美能源部總計(jì)14億美元資助；根據(jù)美2022年8月《通貨膨脹削減法》，還能獲得約28億美元資助。即便如此，該項(xiàng)目還是被放棄，這或?qū)⑦M(jìn)一步放大小堆經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，并影響相關(guān)國(guó)家對(duì)小堆的投資信心，未來(lái)或?qū)⒉扇「訉徤鞯膽B(tài)度對(duì)待小堆部署計(jì)劃。