美启动先进反应堆示范计划

2020年5月14日，美国能源部宣布启动先进反应堆示范计划(ARDP)，帮助私营企业推动先进反应堆的商业化，目标是在未来5至7年内帮助先进反应堆技术开发商建设2座示范堆，并大力支持有望在21世纪30年代中期实现商业应用的创新型先进反应堆研发。

1 先进反应堆特点

能源部根据装机容量将反应堆分为三类：第一种是微堆，装机容量为1～20兆瓦，能够以车载模式部署使用；第二种是小型模块堆，装机容量为20～300兆瓦，能够模块式增减装机容量；第三种是全规模反应堆，装机容量超过300兆瓦，能够以基荷方式可靠地提供无碳排放电力。

对于先进反应堆，能源部设定了四方面要求：首先是无人/少人值守安全，即事故发生后，无人干预或少人干预也可确保安全；其次是多用途，即除发电外，还可以提供工艺热，海水淡化，并能够以负荷跟踪模式运行，弥补间歇式能源缺陷；第三是废物再使用和处置，即能够大幅减少需要处置的乏燃料数量，部分技术能够对乏燃料进行再使用；第四是易于融资，即能够在工厂批量制造，且造价较低。

2 先进反应堆示范计划

5月14日，能源部发布资助机会公告，宣布将提供ARDP下的首批资金，共计1.6亿美元。美国反应堆技术开发商可通过三条途径提交资助申请：第一是先进反应堆示范，这一途径将能在未来7年内帮助建成一座示范堆；第二是降低未来示范面临的风险，这一途径将帮助最多5个研究团队应对技术、运营和监管方面的挑战，以便为未来的示范做好准备；第三是先进反应堆概念2020(ARC 20)，这一途径将支持有望在21世纪30年代中期实现商业化的创新型反应堆设计。在2020财年预算中，国会为ARDP拨款2.3亿美元。

在执行过程中，ADRP将与国家反应堆创新中心倡议(NRIC)开展广泛合作。NRIC倡议根据《核能创新能力法》设立，能源部于2019年8月启动，由爱达荷国家实验室牵头，目标是为私营技术开发商提供必要支持，帮助其测试和示范反应堆概念并开展性能评价，加速推进先进反应堆设计的取证和商业化进程。

3 美国先进反应堆研发现状

根据能源部公布的信息，美国企业正在研发的先进反应堆设计超过20种(详见表1)。这些反应堆大致可以分为五类：一是使用水作为冷却剂但装机容量小于传统轻水堆的小型模块化水冷堆；二是以液态金属(钠或铅)为冷却剂的反应堆，相对于现有的商业核电反应堆，这种反应堆的运行温度较高，运行压力较低；三是以气体为冷却剂的反应堆，这种反应堆通常在高温下运行；四是以熔融氟化盐或氯化盐为冷却剂的熔盐堆；五是热管冷却堆。

目前商业化进度最快的先进反应堆设计有两种，即纽斯凯尔电力公司研发的小型一体化压水堆以及奥克洛公司推出的微型热管冷却堆Aurora。

纽斯凯尔小堆已于2019年12月成功通过美国核管会第四阶段设计认证评审，并有望于2020年9月获得设计合格证。纽斯凯尔正在与犹他州联合市政电力系统公司合作推进美国首个小堆电厂建设项目。这座电厂将位于爱达荷国家实验室，由12座小堆组成。厂址准备工作2021年启动；工程建设(浇筑第一罐混凝土)2023年开始，首堆2026年投运。全部12座反应堆2027年投运。纽斯凯尔表示该电厂的目标平准化电价为65美元/MWh。

奥克洛公司2020年3月向核管会提交建设和运营一座Aurora微堆的联合许可证申请，意味着该公司在推进Aurora设计的商业化方面取得重要进展。这也是核管会收到的首份非轻水型先进裂变堆联合许可证申请。在此之前，能源部2019年12月授予奥克洛在爱达荷国家实验室建设Aurora首堆的许可。奥克洛是第一家获得此类厂址许可的非轻水型反应堆开发商。

此外，值得关注的是，美国国防部战略能力办公室宣布2020年3月将在贝利项目中为三家反应堆技术开发商提供总计3975万美元，帮助开展移动式微堆原型堆的工程设计工作。两年之后，国防部将选择一种设计，启动原型堆建设。获得资助的三家开发商分别是西屋公司、BWX技术公司和X能源公司。西屋宣布，将利用国防部资金推进固体堆芯热管冷却堆“埃文西”(eVinci)的商业化。BWX技术和X能源均没有公开宣布国防部资助下的微堆设计。

4 结语

为了加速推进先进反应堆技术的商业化，在未来的全球市场竞争中占据领先地位，美国能源部启动了先进反应堆示范计划，准备在未来5至7年内建成2座示范堆，并大力推进创新型先进反应堆的研发。目前美国企业正在研发的先进反应堆设计有超过20种，首座先进反应堆电厂有望在2027年建成投运。