【瞭望】美国先进核工业——应对挑战的第三条道路

未来我们将要应对全球气候变化和世界日益增长的能源需求的双重挑战，发展先进核反应堆是我们最好的选择。阅读本篇文章，您将看到，美国在先进核能开发方面，所做的方方面面的准备。...

在过去十年间，美国能源行业的各个方面，从可再生资源(太阳能和风能)、能源提取(水力压裂)、能源存储(先进电池)到消费效率(先进温控器）都经历了巨大的技术变革。

然而很大程度上忽略了核能将加入这个创新行列中的事实。

新一代的工程师、企业家以及投资者们正在致力于实现先进核能反应堆的商业化。

世界上十三亿人口的电力需求的现实则是核能行业变革的驱动力，人们既想满足这个需求，但又不想为了有效应对全球气候变化而大幅减少碳排放量(减少火力发电)。

但是我们可以走第三条道路——发展先进核能。当前美国和加拿大有50余家资金雄厚的公司(总资金超过13亿美元)正开展新核电站建设计划，这些公司里面既有初创公司，也有比尔•盖茨那样的知名投资人，他们统统将赌注压在了“核能回归”这一方，希望核能技术在这个碳排放量日益受限的世界中赢得一席之地。

这篇报告将向您介绍北美的先进核能工业，详述这些先进反应堆设计和运行的细节，建造先进反应堆的资金来源和发展动力，以及黄金核时代以来的技术变革等。

更为准确的说，现在的核技术已经与我们祖父时代的大不一样了，虽然在一些情况下开发者还会采用在二十世纪50年代到60年代时实验室开发的技术，但是比当前为美国电网提供20%电功(65%由火力发电提供)的100多座轻水堆更高效、更安全的先进核反应堆理应在电力领域占据一席之地。这些先进堆将以美国国内乏燃料(后处理加工回收)为燃料，建造成本低于轻水堆，在紧急情况下更易关闭。

对核能来说，仅仅清洁是不够的。据国际能源机构(IAEA)估算若要达到遏制全球气候恶化的目的，未来全球40%的电力需要由零碳排放的能源提供。据联合国应对气候变化委员会和美国环境总署称：仅仅依靠可再生资源提供的电力远远不能满足我们未来的能源需求，这也是联合国应对气候变化委员会2014年11月份发出紧急呼吁的原因——呼吁在未来20年我们要建造更多的零碳排放发电设施，其中就包括建设400余座核电站。届时，全球范围内的核电站数目将比今天正在运行发电的435座翻一番。

即将卷土重来的核能技术将会是我们应对全球气候变化和世界日益增长的能源需求双重挑战的最好选择。在过去十年间，美国能源行业的各个方面，从可再生资源(太阳能和风能)、能源提取(水力压裂)、能源存储(先进电池)到消费效率(先进温控器）都经历了巨大的技术变革。但很少人注意到核能也即将加入到这个创新名单中去。新一代的工程师、企业家、投资者们以及正在创建的一些核能公司在开展第三条道路的研究，致力于北美的先进反应堆商业化创新和建设。总体来说，当前有50余家公司和组织正在开展基于当前轻水堆技术的小型模块化堆以及使用创新性核燃料和冷却剂(熔盐，高温气体，液态金属，作为高压水的取代物)先进堆甚至包括聚变堆发电研究。

这些公司正在建设中，并不缺资金支持，这是因为研究者和投资者均看到了先进反应堆在应对未来世界能源危机的同时将产生巨大利润回报——世界上13亿人缺乏可靠的电力供应，先进核能在提供足够的电力供应的同时还减少了全球碳排放量。以下列表和地图是迄今为止北美地区正在设计建造中的先进核反应堆最全面的清单，从中我们可以看出四个重要趋势：

1. 从东海岸到西海岸



研究并不是在孤立的一个州或者海岸线开展的，开展创新性设计研究的公司和组织遍布美国，从美国东海岸到西海岸，甚至还蔓延到了加拿大，大约有20多个州在主持开展先进核能研究。

2. 资金来源



从统计列表中可以看到，开展创新性研究公司和机构的规模大小和组织结构呈多样性分布，既有独资企业，也有从大学独立出的风险投资公司，还有大型国际公司，这不仅仅会促进先进核能行业发展，还会为观察该行业提供多种观察视角。

3. 冷却剂概要



虽然对于核反应堆中核裂变反应来说，水是一种良好的冷却剂和慢化剂。而对新一代的核反应堆，我们希望扩大我们的冷却剂选择范围，从液态金属、高温气体到熔盐，使用这些物质为冷却剂的反应堆将比绝大多数的轻水堆更为安全，这些可在更高温度下操作的冷却剂，如氦气、液态金属及熔盐等导出后还可以应用于需要高温加热过程的工业过程。

4. 不仅仅是裂变



在从大型轻水堆到小型模块化轻水堆转变的同时，大大小小的公司还对核聚变开始感兴趣，并投入了大量的资金进行相关研究，虽然聚变技术距离商业化应用还有很长的一段路要走，但其长势惊人。

在思考新兴的先进核能技术时，我们有必要与同样有着新加入者的其他行业做下比较，以互联网为例，从表面上看两个行业还是有很多相似之处的：与互联网一样，先进核能研究行业参与者既有刚毕业博士创办的公司，也有全球500强企业，以及位于二者之前的企业；与互联网类似，资金来源既有天使投资人提供的种子资金也有来自风投公司的投资，还有公司自有的研发预算。先进核能公司间的差异等同于互联网变革中的刺激因素，最新的软件或者硬件可以显著的改进互联网行业资金支持和研究条件，但与先进核反应堆设计与建造过程中所需的资金和监管相比，计算机行业的资金和时间微不足道。但即便障碍重重，仍有50余家公司与机构正在推进先进核能研究，在未来的十年内我们将会看到一个全新的反应堆能源工业。



根据国际原子能机构的定义功率小于300MVe(或小于1/4个标准轻水堆)为小型模块化反应堆(SMRs)，其可能为由轻水堆向先进核反应堆过渡的关键所在。小型模块化反应堆正位于商业化的最后阶段，相对于轻水堆来说，小型模块化堆初期投入资金少，建造周期短，并且还可能取代过时且因碳排放量而被诟病的火力火电。新一代核反应堆可应对当前核工业面临的种种挑战，如核废料管理、核扩散和建设成本方面的问题。

小型模块化堆是在轻水堆基础上发展起来的，其使用更为广泛，可作为轻水堆的补充。小型模块化堆可以为偏远地区或电网独立地区供给电力，部署更容易，前期建造成本更低。小型模块化堆和其他的先进核反应堆不仅可通过分布式发电为海水净化厂等工业设施供热，还能为电网独立的军事设施等关键地区供电，甚至还可以做到负载发电。下面我们将以表格形式对轻水堆、小型模块化堆以及先进核反应堆对比说明，其中小型模块化堆和先进堆的大部分数据为估算得到：





第三条道路是智囊团应用现代理念对美国遇到的挑战提出的解决方案。我们倡导在美国现代政府的主导下，发展私营经济，实施坚定的、明智的、不偏不倚的安全战略，进行清洁能源革命，在社会争议性问题上有所进展。

我们代表了美国人的“重要中心”——那些人信仰务实的解决方案，秉持妥协的原则，但是却往往被华府忽略。我们国家的争论往往是左右两派在死板僵硬或者过时的正统观点上展开的，这种观点的两极分化会导致意识形态主导的政策僵化，同时还会淹没掉处于被遗忘的中间地带数以万计的美国人的声音。

我们相信有更好的方法——被双方错误的放弃掉的“第三条道路”，“第三条道路”的哲学是为主要问题找到最有效、最直接的理想方法——可以吸引代表政治中心的大部分市民，他们的支持对于有效和可靠的管理至关重要。

我们的理念已经被总统、国会议员、州长们、市长们以及广大的政治候选人所采纳。根据记录，我们已经被贴上了“智囊团的未来”，“无可救药的实用主义者”，“激进的中间派”以及“公共政策新思想最佳来源”的标签。“第三条道路”放弃了气候变化争论的僵化思维,一些本持有气候变化论的人为了反对可再生资源是应对气候变化危机的观点，宁愿否认气候变化论(为了反对而反对)。我们的清洁能源计划将利用我们所有可利用资源作为气候解决方案中的一部分，重点集中在商业化先进核能，减少化石能源的碳排放量，并用铁路和水路运输取代公路运输。我们已经提交十几项立法或行政提案，其中三项法案已经通过。

“第三条道路”一直倡导安全可靠地利用核能是应对未来气候变化和全球日益增长的电力需求双重挑战的关键方法。从研究小型模块化反应堆的技术效益到如何关停当前核反应堆都将影响到碳排放，我们始终相信它是包括核能在内的国家能源对话中至关重要的一部分。

Samuel Brinton本科在堪萨斯州立大学攻读机械与核工程双学位，研究生毕业于麻省理工核科学与工程技术专业，加入到第三条道路之后，一直从事清洁能源研究，主要负责来源广泛的各类相关信息的分析和研究。

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