1.媒体来源:
科技新报
2.记者署名:
作者 蓝 弋丰
3.完整新闻标题:
美国能源部资助 X-energy、TerraPower 共 1.6 亿美元，发展小型先进模组化核电厂
4.完整新闻内文:
发布日期 2020 年 11 月 02 日 7:45 | 分类 核能 , 科技政策
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全球第三代核电厂发展已经走到死胡同，核分裂发电技术要继续走下去，只能展望第四代
的小型模组化核电厂，美国能源部在 2020 年 5 月宣布先进反应炉示范计画（Advanced
Reactor Demonstration Program，ARDP）希望推动小型模组化核电厂的发展，于 2020
年 10 月中宣布选择两个研发团队，分别为 TerraPower、X-energy，各补贴 8,000 万美
元，总共注资 1.6 亿美元，希望推进第四代核能的发展。
美国能源部在 2020 年 5 月宣布的先进反应炉示范计画，总计未来 7 年内将注资 32 亿
美元给先进核能领域，2020 年剩下 2.3 亿美元预算，计划用来支持额外的核能示范计画
，但 10 月中宣布支持的 TerraPower 、X-energy 两家公司，能源部认为先进核能技术
领先群雄，本身也财务健全，能找到与能源部投注金额相匹配的资金，有能力在 7 年内
达成目标。
美国核产业正面临青黄不接，由于第三代核电厂投资额过高，施工旷日废时，使得核分裂
发电几乎已经遭判死刑，美国如今面临大量老旧核电厂本来申请延役却因为经济因素提早
关厂，新核电厂计画逐一遭放弃，目前仅存美国南方电力公司 （Southern Company）在
乔治亚州的佛格妥核电厂（Plant Vogtle）新建反应炉案，但也严重超出工期与预算。
然而美国军事上有大量核能应用，核工人才不能断炊，第四代核电厂成为核能产业续命的
重要希望。当前第三代核电厂灭亡的主因是大而无当，要筹集太高的资金，工期太长，安
全范围太大所以厂址偏远，也是工程费用提升的原因之一，这些在在让投资人兴趣缺缺。
美国能源部希望若是能小型化，这些根本问题能得到解决，第四代核电厂新创事业能够在
美国尽快站稳脚步，衔接第三代核电厂，以免整个核工上下游产业链崩溃，之后还能进一
步外销他国，与中、俄之间保持竞争优势。
此次得到美国能源部资助的 TerraPower，成立于 2008 年，背后投资人包括微软创办人
比尔盖兹，合作伙伴包括传统核工大厂奇异日立核能（GE-Hitachi Nuclear Energy）、
美国最大建筑工程公司贝泰（Bechtel），以及美国能源部的橡树岭国家实验室 （Oak
Ridge National Laboratory），电力公司方面则与西北能源（Energy Northwes）、杜克
能源（Duke Energy）、南方电力（Southern Company）、太平洋电力集团（PacifiCorp
）合作。过去也曾在 2016 年取得能源部 4,000 万美元需匹配资金。
TerraPower 与奇异日立核能合作开发的小型模组化核分裂反应炉名为“钠”（Natrium）
反应炉，结合 TerraPower 原本的钠冷快中子反应炉（Sodium-cooled Fast Reactor，
SFR）搭配熔盐储能。因为“钠”反应炉的热能输出，高于发电能力 345 百万瓦（
megawatt ）发电容量，多余的热能可利用熔盐储能储存起来，当用电尖峰时，以熔盐的
热能驱动另一组发电涡轮，总计可达 500 百万瓦的发电容量输出，借由这样的设计，来
应对用电需求上下波动的基本问题。
第四代核电厂发展至今并不顺利
“钠”反应炉顾名思义，与过去主流轻水式、重水式反应炉的差异，就在于不是使用水，
而是以液态的金属钠为冷却剂，反应堆温度更高，有更多快中子反应，一旦发生意外事故
，反应堆自然冷却后，无法维持反应温度，就会自动停止反应，有被动安全效果。
X-energy 则成立于 2009 年，采用球床反应炉（Pebble bed reactor，PBR）设计，球床
反应炉的燃料包覆在石墨中制作成圆球形，暱称为“卵石”，圆球与圆球中间有空间可以
通气，与传统重水式或 TerraPower 的液态钠不同，采用惰性气体或接近惰性气体为冷却
剂，也就是气冷式设计。
球床反应炉反应温度同样比轻水反应炉的运作温度更高，反应较有效率，但燃料密度较低
，没有系统机制协助下，产生的热能少于溢散的热能，在发生意外停止运作时，会逐渐降
温，不会发生炉心熔毁，也是具有被动性安全设计。球床反应炉的另一个优点是，燃料球
不需停机就能依序更换，所以不需要如传统核反应炉，每几年就得关闭数周更换燃料棒。
虽然理论上球床反应炉有以上优点，但是过去实际运作，德国第二个测试炉运作 4 年就
发生意外停机，之后德国的研究停摆，换中国兴致勃勃，但小规模测试后，2012 年开工
的 250 百万瓦发电容量的石岛湾核电厂，原本计划 2017 年完工上线，却面临工期一延
再延，如今华能集团称 2021 年计划进行反应堆首次装料。
X-energy 的 XE-100 球床反应炉发电容量为 80 百万瓦，反应炉零部件都将在工厂预先
制作，现地组装，降低设计复杂度同时减低施工成本与缩短工期，也有利于规模量产，可
结合 4 个以上单位达到 320 百万瓦以上发电容量。针对床床反应炉最为人担忧的燃料球
可能破损造成核外泄问题，则开发三层结构的燃料球改善安全性。XE-100 球床反应炉也
同样能以储热的方式储存能源。
X-energy 过去 2016 曾得到 5 年 5,300 万美元的能源部资金，并与南方电力的核能部
门合作，其他合作伙伴包括美国海军核子潜艇与航空母舰核动力开发商 BWX Technology
、国防航太与海事等先进工程解决方案商 Teledyne-Brown Engineering、碳材料大厂西
格里集团（SGL Group）、奥勒冈州立大学、爱达荷国家实验室，以及球床反应炉技术的
诞生处：橡树岭国家实验室 。
第四代核电厂发展至今并不顺利，2018 年跨原子（Transatomic）宣布停业，其他开发商
也至今尚未能有可商用生产的反应炉。2007 年成立的新规模电力（ NuScale Power）于
2020 年 9 月取得美国联邦许可，但其第一个 50 百万瓦反应炉预计要到 2027 才完工
，若没有工期延长。
在国家战略需求下，美国能源部对于第四代核电厂的发展越来越积极，大有恨铁不成钢的
感觉，但是随着可再生能源的价格仍在持续下降，核能的商用经济价值也越来越受怀疑，
最终恐怕还是只能接受国家补助，侷限于军事用途。
DOE Awards $160M to TerraPower and X-Energy to Build Advanced Nuclear Plants
（首图来源：pixabay）
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6.备注:
三代核电还是非常的有希望。法国的EPR与中国的华龙一号均有机组还在兴建。