2020年12月18日，加拿大自然資源部部長(zhǎng)謝默斯·奧里根(Seamus O’regan)在(YouTube)視頻網(wǎng)站的一場(chǎng)虛擬直播中，介紹了加拿大政府的SMR《行動(dòng)計(jì)劃》。他稱小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)是“下一個(gè)幫助我們?cè)?050年前實(shí)現(xiàn)凈零排放的創(chuàng)新。” 并“將為未來(lái)創(chuàng)新的新篇章和成功奠定基礎(chǔ)”......到2040年，預(yù)計(jì)SMR的全球市場(chǎng)將達(dá)到$1500-3000億/年。所以，要“確保到那一天，加拿大準(zhǔn)備好發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。”[1]

SMR《行動(dòng)計(jì)劃》

開(kāi)發(fā)SMR《行動(dòng)計(jì)劃》是加拿大在國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)、示范和部署多用途SMR的行動(dòng)計(jì)劃。SMR是很有前途的新技術(shù)，可以帶來(lái)一系列好處。這個(gè)行動(dòng)計(jì)劃是全加拿大努力，匯集了來(lái)自加拿大各地的關(guān)鍵推動(dòng)者，稱之為“加拿大團(tuán)隊(duì)”：聯(lián)邦政府、各省和地區(qū)、原居民和社區(qū)、電力設(shè)施、工業(yè)、創(chuàng)新者、實(shí)驗(yàn)室、學(xué)術(shù)界和公民社會(huì)。SMR作為安全、清潔、負(fù)擔(dān)得起的能源來(lái)源，為有彈性、低碳的未來(lái)創(chuàng)造機(jī)會(huì)，并為加拿大和加拿大人民帶來(lái)利益。

美國(guó)和加拿大開(kāi)發(fā)的SMR，最大特點(diǎn)是安全和經(jīng)濟(jì)。安全：電廠運(yùn)行只是業(yè)主的事，不擾民，即應(yīng)急規(guī)劃區(qū)域的邊界是電廠“圍欄”或主廠房“外墻”。經(jīng)濟(jì)：指標(biāo)是相對(duì)的，可取代各種排放CO2的能源裝置，而成本低于燃煤或柴油機(jī)發(fā)電。

《行動(dòng)計(jì)劃》響應(yīng)加拿大SMR路線圖中的全部53項(xiàng)建議，還包括超越SMR路線圖建議的“自愿行動(dòng)”。路線圖進(jìn)程產(chǎn)生的四個(gè)主題支柱繼續(xù)指導(dǎo)加拿大人的行動(dòng):

支柱1：演示和部署，包括風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)

支柱2：政策、立法和規(guī)范條例，包括核責(zé)任、安全和廢物管理

支柱3：能力、參與和公眾信心，重點(diǎn)是原居民社區(qū)的參與

支柱4：國(guó)際伙伴關(guān)系和市場(chǎng)，包括國(guó)際支持框架

這讓更多的團(tuán)體加入加拿大團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)已從參與路線圖的55個(gè)組織，發(fā)展到參與行動(dòng)計(jì)劃的100多個(gè)組織。戰(zhàn)略伙伴關(guān)系對(duì)成功至關(guān)重要。

行動(dòng)之路：SMR《行動(dòng)計(jì)劃》是在2018年11月發(fā)布的《呼吁行動(dòng)：加拿大小型模塊化反應(yīng)堆路線圖》基礎(chǔ)上邁出重要一步。[2] 這個(gè)文件長(zhǎng)達(dá)89頁(yè)，在首屆國(guó)際第四代和小型反應(yīng)堆會(huì)議上發(fā)布，宣傳開(kāi)發(fā)SMR的承諾。加拿大多個(gè)省政府、地方政府和電力公司組織共同制定了加拿大自然資源倡議，其路線圖包括53項(xiàng)建議，涉及廢物管理、監(jiān)管準(zhǔn)備和國(guó)際參與等多個(gè)課題。

奠定基礎(chǔ)：據(jù)加拿大自然資源部稱，這個(gè)行動(dòng)計(jì)劃旨在“通過(guò)泛加拿大方式，與省和地區(qū)政府、原居民、工會(huì)勞工、公用事業(yè)、工業(yè)、創(chuàng)新者、學(xué)術(shù)界和公民社會(huì)合作”，推進(jìn)SMR開(kāi)發(fā)、示范和部署。除了一項(xiàng)原則聲明外，該計(jì)劃還包括許多“章節(jié)”，109個(gè)參與組織各一章，還列出450項(xiàng)具體行動(dòng)的現(xiàn)況，各個(gè)組織都可參與或能完成。

鼓勵(lì)言辭：加拿大核協(xié)會(huì)主席兼首席執(zhí)行官約翰·戈?duì)柭?John Gorman)說(shuō)，“SMR行動(dòng)計(jì)劃加強(qiáng)了加拿大在創(chuàng)新、零排放核技術(shù)發(fā)展方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。” “小型模塊式反應(yīng)堆是其他清潔能源的強(qiáng)大推動(dòng)者。它們有獨(dú)特的能力與可再生能源合作，可幫助脫碳有困難的關(guān)鍵地區(qū)和行業(yè)，實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。”

重要的SMR開(kāi)發(fā)商、美國(guó)NuScale 能源公司董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官John Hopkins說(shuō)，“我們對(duì)加拿大啟動(dòng)SMR行動(dòng)計(jì)劃感到興奮，并對(duì)加拿大政府邁出重要的一步，使SMR技術(shù)成為其能源領(lǐng)域的關(guān)鍵組成部分表示贊賞。NuScale能源公司將用它證實(shí)的、可靠的、可擴(kuò)展的技術(shù)，適宜滿足加拿大各地的特定電力需求，支持這個(gè)行動(dòng)計(jì)劃。”

加拿大建筑工會(huì)執(zhí)行董事肖恩·斯特里克蘭(Sean Strickland)也強(qiáng)調(diào)發(fā)布這個(gè)計(jì)劃的積極作用。他說(shuō)，“隨著更小、更簡(jiǎn)單、更便宜核能需求的不斷增長(zhǎng)，今天的聲明確保加拿大在核能方面發(fā)揮重要作用，同時(shí)幫助加拿大實(shí)現(xiàn)2050年凈零排放目標(biāo)。目前核行業(yè)工會(huì)有幾千會(huì)員，可在SMR開(kāi)發(fā)和維護(hù)中提供需要的高技能的勞動(dòng)大軍。”

CEO SMR論壇

加拿大開(kāi)發(fā)SMR的創(chuàng)意、路線圖和行動(dòng)計(jì)劃，具體活動(dòng)是在首席執(zhí)行官(CEO)SMR論壇的指導(dǎo)下進(jìn)行的。[3] CEO SMR論壇成立于2019年，是安大略、新不倫瑞克和薩斯喀徹溫三省主要電力公司之間的合作。論壇由布魯斯電力公司(BrucePowe)、新不倫瑞克省電力公司(NBPower)、安大略發(fā)電公司(OPG)、薩斯克省電力公司(SaskPowe)、CANDU堆業(yè)主集團(tuán)(COG)和加拿大核協(xié)會(huì)(CNA)的首席執(zhí)行官組成，目的是協(xié)調(diào)、優(yōu)化加拿大SMR開(kāi)發(fā)和部署戰(zhàn)略的框架，實(shí)現(xiàn)行業(yè)大聯(lián)合。4家電力公司發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘俊?1GWe，直接雇傭的員工2.04萬(wàn)人。

這些電力(公用事業(yè))公司一直在合作，要使核能、特別是創(chuàng)新的SMR在加拿大和世界的低碳未來(lái)發(fā)揮關(guān)鍵作用。加拿大的SMR的路線圖開(kāi)辟了成功的道路，CEO SMR論壇一直在努力，使加拿大成為世界這個(gè)高科技創(chuàng)新領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，以穩(wěn)定就業(yè)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和全球供應(yīng)鏈;在履行氣候變化和清潔能源承諾的同時(shí)，為地區(qū)發(fā)展開(kāi)辟機(jī)遇，使有可能與北部和原居民社區(qū)就邊遠(yuǎn)能源問(wèn)題進(jìn)行建設(shè)性對(duì)話。

CEO SMR論壇依靠CEO SMR工作組支持、并制定加拿大統(tǒng)一的推進(jìn)SMR發(fā)展的戰(zhàn)略。CEO SMR工作組合作伙伴包括4個(gè)電力公司以及CNL(加拿大核實(shí)驗(yàn)室)、CNA和COG。CNL是SMR成功示范和部署戰(zhàn)略的關(guān)鍵伙伴。

CEO SMR工作組：支持省級(jí)的諒解備忘錄。2019年，安大略、新不倫瑞克和薩斯喀徹溫三省省長(zhǎng)簽署合作開(kāi)發(fā)SMR的諒解備忘錄。為支持這一重要舉措，CEO SMR論壇成立了跨省的諒解備忘錄小組，以確保按照諒解備忘錄推進(jìn)各項(xiàng)活動(dòng)得到各省的支持。4大電力公司和CNA參與跨省MOU小組。這個(gè)小組與省級(jí)部委的代表密切合作，按照MOU完成可行性研究，以及承諾應(yīng)交付的其他成果。

CEO SMR工作組：與行業(yè)伙伴協(xié)作。除支持CEO SMR論壇外，CEO SMR工作組還代為其他協(xié)作行業(yè)實(shí)體發(fā)揮重要作用。這些包括:

· CEO SMR工作組是COG SMR技術(shù)論壇(SMRTF)的資助成員。SMRTF由提供資助的成員和觀察員組成，其任務(wù)與活動(dòng)在《行動(dòng)計(jì)劃》中單獨(dú)的COG章節(jié)有詳細(xì)說(shuō)明。

· CEO SMR工作組成員還是“指導(dǎo)委員會(huì)”成員，監(jiān)督加拿大核工業(yè)SMR秘書(shū)處的工作。2020年初，CNA和COG合作成立了SMR秘書(shū)處。建立這個(gè)伙伴關(guān)系的目的是與支持伙伴進(jìn)行接觸，協(xié)調(diào)、跟蹤和記錄關(guān)于“泛加拿大SMR路線圖”建議的進(jìn)展。

· CEO SMR工作組還加入了加拿大行動(dòng)計(jì)劃的指導(dǎo)組。

通過(guò)行業(yè)團(tuán)體的合作和倡議，CEO SMR論壇和工作組成員與其他合作伙伴合作，繼續(xù)扮演重要角色，推動(dòng)解決影響SMR成功的核心優(yōu)先事項(xiàng)，包括:

· 為首個(gè)商用堆分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的措施(與聯(lián)邦政府和各自的省份討論)

● 監(jiān)管參與和效率(通過(guò)COG監(jiān)管事務(wù)規(guī)劃)

● 燃料供應(yīng)(通過(guò)燃料供應(yīng)委員會(huì))

● 廢物管理(通過(guò)COG放射性廢物領(lǐng)導(dǎo)論壇)

● 核責(zé)任(通過(guò)COG核責(zé)任任務(wù)組)

● 原居民和公眾參與(通過(guò)各電力公司、加拿大核安全委員會(huì)和加拿大自然資源部的活動(dòng))

● 核安全(通過(guò)COG SMR安全工作組)

這些優(yōu)先事項(xiàng)的性質(zhì)是多方面和復(fù)雜的。支持加拿大團(tuán)隊(duì)(Team Canada)的合作伙伴，包括電力公司和業(yè)主-運(yùn)營(yíng)商、聯(lián)邦和省政府以及其他方面，響應(yīng)SMR路線圖要求的行動(dòng)號(hào)召。不斷發(fā)展的伙伴關(guān)系和分擔(dān)責(zé)任對(duì)于構(gòu)成支持優(yōu)先事項(xiàng)的戰(zhàn)略至關(guān)重要，諸如分擔(dān)首個(gè)商用SMR的風(fēng)險(xiǎn)、分擔(dān)廢物管理風(fēng)險(xiǎn)和壽期成本、燃料供應(yīng)安全、SMR示范場(chǎng)址準(zhǔn)備等。

CEO SMR論壇努力攜手合作，在相應(yīng)行動(dòng)上保持一致，并對(duì)政策和規(guī)定方面的改變提供行業(yè)見(jiàn)解，同時(shí)建立自信和能力，保持加拿大人對(duì)核工業(yè)安全的信任，使SMR有助于滿足加拿大到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的承諾

CEO SMR論壇通過(guò)在每個(gè)轄區(qū)內(nèi)共同行動(dòng)，聯(lián)合成為加拿大團(tuán)隊(duì)，利用加拿大的廣泛能力，CEO SMR論壇的成員，認(rèn)可、支持加拿大的SMR行動(dòng)計(jì)劃的原則。三省電力公司和CNL在示范和商業(yè)部署SMR型核能方面已走在前面，這就有可能提供清潔能源，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，同時(shí)確立全新的商業(yè)機(jī)會(huì)。

開(kāi)發(fā)和部署SMR的綜合方法

按照“泛”加拿大SMR路線圖的規(guī)定，SMR涵蓋廣泛的功率等級(jí)、設(shè)計(jì)類型、技術(shù)準(zhǔn)備水平和最終用戶應(yīng)用。在加拿大，從傳統(tǒng)上網(wǎng)發(fā)電到熱電聯(lián)產(chǎn)、重工業(yè)、礦業(yè)和遠(yuǎn)程社區(qū)能源供應(yīng)。

為了滿足加拿大的廣泛需求，四家電力公司在過(guò)去兩年一直在共同合作和投資，開(kāi)發(fā)三個(gè)SMR項(xiàng)目“組”(Stream)。它們將降低碳排放量并為社區(qū)創(chuàng)造連接上網(wǎng)的機(jī)會(huì)(第1組)，支持核能技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新方法，減少核副產(chǎn)品(第2組)，并為偏遠(yuǎn)社區(qū)和礦山提供負(fù)擔(dān)得起的清潔能源(第3組)。三個(gè)組“平行發(fā)展，同等優(yōu)先”。

第1組：重點(diǎn)任務(wù)是在加拿大為早期部署電網(wǎng)規(guī)模的SMR提供機(jī)會(huì)。推進(jìn)上網(wǎng)規(guī)模SMR技術(shù)“堆群”的工作正在進(jìn)行，以便即使部署，從而使電電力系統(tǒng)脫碳與經(jīng)濟(jì)、可靠的發(fā)電，滿足電力公司幾十年的需要。于此同時(shí)，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)加拿大的核供應(yīng)鏈。對(duì)于上網(wǎng)的第1組反應(yīng)堆，OPG、BP和SaskP作為開(kāi)發(fā)商合作伙伴，審評(píng)了潛在的SMR技術(shù)，部署目標(biāo)是首堆在2028年前后、在安大略省達(dá)靈頓核電現(xiàn)場(chǎng)建成發(fā)電。利用達(dá)林頓和布魯斯核電廠場(chǎng)址有效頒證設(shè)施的優(yōu)勢(shì)，能確認(rèn)加拿大的“先發(fā)優(yōu)勢(shì)”，支持第1組SMR下個(gè)階段在薩斯喀徹溫省的發(fā)展，并且用該省有潛力在2030年代初部署SMR，支持它的脫碳計(jì)劃。部分“先發(fā)優(yōu)勢(shì)”是有能力維持和建成加拿大核供應(yīng)鏈，并在安大略省通過(guò)坎杜堆整修，得到強(qiáng)化。

到目前為止，第1組反應(yīng)堆，主要是美國(guó)NRC已頒發(fā)、或即將頒發(fā)設(shè)計(jì)許可證的的小型輕水堆：NuScale能源公司的77MWe的PWR模塊和GEH公司開(kāi)發(fā)的BWRX-300型BWR模塊。

圖1：NuScale 型PWR動(dòng)力模塊(77 MWe)

圖2：BWRX-300型模塊化反應(yīng)堆

第2組：新布倫瑞克電力公司(NB P)繼續(xù)開(kāi)發(fā)兩個(gè)先進(jìn)堆設(shè)計(jì)，預(yù)期目標(biāo)是2030年代初-中期在萊普羅角核電現(xiàn)場(chǎng)建成發(fā)電。這種先進(jìn)的SMR(又稱AMR)設(shè)計(jì)有許多額外的利益，如安全水平更高，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，而且能有效地再循環(huán)自己的乏燃料，減少現(xiàn)有CANDU堆的乏燃料庫(kù)存。這種AMR有熱電聯(lián)產(chǎn)能力，能給重工業(yè)提供工藝熱能，海水淡化或制氫效率高，有優(yōu)良的負(fù)荷跟蹤特性，適宜支持可再生能源發(fā)電的間歇性，而且有巨大的出口市場(chǎng)潛力。

NB省和NB P早在2018年就選定兩個(gè)AMR：美國(guó)先進(jìn)堆概念公司(ARC)開(kāi)發(fā)的ARC-100和英國(guó)Moltex能源公司開(kāi)發(fā)的SSR-W-400。

ARC-100(MWe)是美國(guó)最早開(kāi)發(fā)、最成熟的第四代鈉冷快堆(EBR-II)的“簡(jiǎn)化版”。技術(shù)后援是阿貢和愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，合作伙伴是GEH。乏核燃料后處理與再循環(huán)也是實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證過(guò)的技術(shù)。只要加拿大給機(jī)會(huì)，就“志在必得”。ARC-100堆芯出口冷卻劑溫度510℃，有負(fù)荷跟蹤能力，熱效率約為40%。運(yùn)營(yíng)成本預(yù)計(jì)為50美元/兆瓦時(shí)。

圖3：ARC-100 鈉冷快堆(金屬鈾合金燃料，20年換料周期，設(shè)計(jì)壽期60年)

SSR-W-400則是上個(gè)世紀(jì)50-60年代美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)證實(shí)的MSRE技術(shù)的重大改進(jìn)，是全世界有核或無(wú)核國(guó)家擬定開(kāi)發(fā)SMR的希望和首選。最新設(shè)計(jì)的核島廠房結(jié)構(gòu)更像現(xiàn)代PWR，傳統(tǒng)核能界人生更容易接受。

圖4：最新SSR-W-400熔鹽快堆核島示意圖

第3組是微型SMR，可用來(lái)取代目前邊遠(yuǎn)地區(qū)采礦、北部邊遠(yuǎn)社區(qū)供熱和發(fā)電的柴油發(fā)電。這種堆型最先在加拿大核實(shí)驗(yàn)室(CNL)園區(qū)進(jìn)行示范，然后全面推開(kāi)。首個(gè)項(xiàng)目將在2026年前后建成。潛在的西屋公司設(shè)計(jì)的伊達(dá)芬奇(eVinci)項(xiàng)目正在開(kāi)發(fā)中，OPG也在支持全球第一能源公司(GFP)的項(xiàng)目(4MWe高溫氦氣冷堆)，已向CNSC提交首個(gè)SMR許可證申請(qǐng)。

如果說(shuō)加拿大有核能開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，首先想到的是國(guó)有的AECL公司，而CNL實(shí)際上是運(yùn)營(yíng)AECL國(guó)有資產(chǎn)的私營(yíng)公司。目前CNL恰克河實(shí)驗(yàn)室選中開(kāi)發(fā)的先進(jìn)模塊反應(yīng)堆(AMR)是美國(guó)NUSC公司開(kāi)發(fā)的4 MWe高溫氦氣冷堆，加拿大陸地能源公司的IMSR。至于擬建的微堆，西屋公司驗(yàn)證過(guò)的伊達(dá)芬奇(eVinci)，只是其中的選項(xiàng)之一。

CNL早就看中了英國(guó)Moltex公司開(kāi)發(fā)的SSR-W的乏核燃料回收與再循環(huán)技術(shù)。所以單獨(dú)出資與Moltex公司聯(lián)合做實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)，推進(jìn)它早日開(kāi)花、結(jié)果。

圖5：CNL喬克河核實(shí)驗(yàn)室(轄區(qū)總面積達(dá)4000公頃)

圖6：西屋公司的伊達(dá)芬奇(eVinci)微堆設(shè)計(jì)概念圖：可移動(dòng)式微堆，30天內(nèi)即可安裝到現(xiàn)場(chǎng)。反應(yīng)堆采用TRISO燃料和專用熱管設(shè)計(jì)，電功率15 MWe，可上網(wǎng)或在邊偏遠(yuǎn)地區(qū)離網(wǎng)、彈性運(yùn)行。預(yù)計(jì)將在2024年之前演示驗(yàn)證原型，20年代中后期實(shí)現(xiàn)全面部署。

圖7：GFP公司的喬克河實(shí)驗(yàn)室科技園區(qū)微型模塊反應(yīng)堆(MMR)：美國(guó)超安全核能公司(NUSC)與安大略電力公司(OPG)聯(lián)合建造的4 MWe高溫氦氣冷堆(HGTR)。堆芯出口氦氣溫度630℃，運(yùn)行壽期20年，期末返回供應(yīng)商，核設(shè)施運(yùn)行無(wú)需外部電力和水源。

圖8：IMSR核電廠現(xiàn)場(chǎng)布置示意圖

加拿大開(kāi)發(fā)SMR，不是她近鄰的“對(duì)手”而是“伙伴”，依靠自己特定的優(yōu)勢(shì)和地理位置，面向世界，而且已有大量私人投資用于開(kāi)發(fā)，表明有獨(dú)到眼光和決斷?？吹搅薙MR和AMR的特定優(yōu)勢(shì)，在全球深度能源轉(zhuǎn)型中不可或缺。世界其他國(guó)家和地區(qū)的綜合研究，也證明加拿大的選擇有很大吸引力，有潛力成為世界SMR技術(shù)與設(shè)備的“樞紐”.....

熔鹽堆是世界開(kāi)發(fā)AMR的共同選擇

現(xiàn)在全世界有核國(guó)家，大都在開(kāi)發(fā)熔鹽堆技術(shù)、想建熔鹽堆核電站。英國(guó)Moltex能源公司2016年推出穩(wěn)定熔鹽反應(yīng)堆(SSR)設(shè)計(jì)，加拿大新布倫瑞克省政府和電力公司2018年作出決定，邀請(qǐng)它到加拿大的普萊斯特角核電廠現(xiàn)場(chǎng)建示范堆。Moltex的突出特點(diǎn)是：與電網(wǎng)的相容性，理想;經(jīng)濟(jì)，卓越;基建成本，最低;平準(zhǔn)化成本，最低;工程準(zhǔn)備，技術(shù)準(zhǔn)備最少;乏燃料管理，用現(xiàn)有的乏燃料做燃料，是最理想的AMR堆型。Moltex能源公司的目標(biāo)仍然是2030年在加拿大建成發(fā)電。祝愿它成功!

圖9：ENGIE 的 “新興可持續(xù)技術(shù)”[4]

圖10：比利時(shí)Tractebel工程公司：主要SMR發(fā)展的世界概況[5]

附表：愛(ài)爾蘭《18 FOR 0 》“愛(ài)爾蘭的核能開(kāi)發(fā)”選定技術(shù)審評(píng)[6]

資料與注釋：

1. ANS News，Canada unveils ambitious plan for SMRs，December 21, 2020

2. Canadian Small Modular Reactor Roadmap Steering Committee， A Call to Action: A Canadian Roadmap for Small Modular Reactors，November 2018

3. CANADA`S SMR action plan，CEO SMR Forum， December 18, 2020

4. ENGIE Research, Emerging Sustainable Technologies, Report from 2020 Technology Watch

5. Tractebel Business Line Nuclear，The rise of nuclear technology 2.0—Tractebel’s vision on Small Modular Reactors，December 2020

6. 18FOR0, NUCLEAR ENERGY DEVELOPMENT IN IRELAND PRELIMINARY STUDY, DECEMBER 2020