AI技术的蓬勃发展引发了对算力的极致追求，进而推动电力需求急速飙升。国际能源署数据表明，ChatGPT响应一次查询所需的电力消耗量，约为谷歌搜索的10倍之多。迫切的电能需求使核能再一次迎来机遇，展现出新的发展潜力。其中，核能领域的新星——小型模块化反应堆（以下简称“小型堆”）尤其引人关注。自2024年起，国外科技巨头微软、谷歌、亚马逊纷纷涉足核能，并将投资重心聚焦于小型堆项目。
（来源：中国能源观察 作者：王睿佳）
小型堆为什么会被选中？在全球碳中和浪潮与中国能源结构转型的双重驱动下，核电小型堆正凭借其独特优势，从技术蓝图加速驶向产业化的广阔蓝海。
巨变前夜：小型堆成为破局新势力
传统大型核电站作为能源供应的重要支柱，其贡献不容忽视。然而，核电的“巨无霸”发展模式正日益面临严峻挑战。巨额初始投资、超长建设周期，极大地制约了大型核电站规模化部署的速度和灵活性，而选址的苛刻要求也限制了其应用场景。更为关键的是，公众的安全忧虑始终如影随形，尤其是在日本福岛核事故的阴影之下，大众对潜在大型核事故的担忧，如同一柄高悬之剑，持续影响着传统大型核电站的发展。
在众多选择路径里，可控核聚变以其燃料永续性、能量密度超群等优点一直被视为解决全球能源问题的终极方案，但该技术的落地及商业化可能还需要相当长的一段时间。
此时，小型堆被推到了前台，酝酿着一场核能领域的“范式革命”。
国际原子能机构把小型堆定义为发电功率输出小于或等于300兆瓦的反应堆，其核心模块可在工厂预制完成，现场像“搭积木”一样组装，将建设工期大幅缩短，并显著降低投资门槛。
同时，小型堆普遍采用“非能动安全系统”，利用重力、自然对流等物理规律，在事故状态下无需外部电源或人工干预即可自动实现堆芯冷却，大幅提升了安全性。
最重要的是，得益于单堆功率适中的特点，小型堆选址极为灵活，不仅能深入内陆、服务偏远地区，更能有效支撑离网区域的能源需求，甚至可为工业园区直接提供蒸汽热能，开启了核能应用的全新格局。
根据国际原子能机构统计数据，当前全球范围内正在研发的小型堆设计概念已超过80种。这些设计主要建立在第三代核电技术基础上，同时融合了第四代核能系统的部分技术理念。
“小型堆已成为全球核能科技创新热点，美俄等核电强国均加快布局。”中国核能行业协会信息化专业委员会主任王炳华指出，“可近期部署的小型堆技术路线中约70%采用一体化先进压水堆技术。”
当前，全球正在竞速小型堆的商业化。以美国NuScale Power设计的小型堆为例，其采用集成式压水堆设计，单模块功率约50兆瓦，通过自然对流和重力实现被动冷却，极大提升了安全性和可靠性。该设计成为首个获得美国核监管委员会认证的模块化反应堆，并且正在犹他州推进实际项目，已具备技术成熟度及商业化潜力。
国内布局：技术实现从追赶到领航
在小型堆领域，轻水堆凭借数十年的研发积淀与长期运行实践，已成为技术成熟度最高、应用最广泛的主流路线之一，其存在两种主要技术分支：压水堆通过一回路高压水循环带出堆芯热量，使冷却水在堆芯内不发生沸腾，通过热交换将热量传递给二回路工质以产生蒸汽推动汽轮机；沸水堆允许堆芯冷却水部分沸腾，产生的汽水混合物直接用于驱动汽轮机发电。
作为第四代核反应堆的标杆技术，高温气冷堆正为小型堆发展开辟新路径。其显著进步在于选用高温氦气作为冷却介质，反应堆出口温度可突破900摄氏度，远超传统压水堆（约300摄氏度）的水平。该堆型在具备突出安全性的同时，其模块化的设计理念还支持多反应堆灵活组合，不仅能匹配不同规模的电力需求，更能为工业供热（热电联产）、高温电解制氢等应用提供高品质热源，从而极大地拓宽了核能综合利用的边界。
截至去年5月，全球共有94件小型堆相关专利获得授权，其中中国（大陆）有18件。专利的主题包括小型堆的冷却系统、冷却剂、燃料元件、燃料回收技术、小型堆安全相关技术等。
“我国小型堆技术开发取得重要成绩，在陆上小型压水反应堆部署方面领先。”王炳华介绍，目前我国核电企业、高校、科研院所已研发形成不同用途、不同功率档次、不同堆型的12种小型堆技术，主要包括陆基水堆、海洋水堆、高温气冷堆、快堆和熔盐堆。
技术的加持已经叠满，中国的小型堆，只需要一个成功的经验。
记者获悉，近日由中核集团打造的“玲龙一号”多用途模块式小型压水堆科技示范工程安装工作已进入高峰期，部分系统调试工作稳步推进，机组冷态功能试验正在积极筹备中。“玲龙一号”是全球首个陆上商用模块化小堆，其开工建设标志着我国模块化小型堆在技术和商业化方面都走在了世界前列。
国际原子能机构总干事格罗西表示，中国通过大规模建设核电站及推广小型模块堆技术，为发展中国家提供高效、低成本的能源解决方案。中国的核电发展为世界提供了典范，“玲龙一号”示范工程为全球小堆发展树立了标杆。
此外，中核集团的“燕龙”泳池式低温供热堆与中广核的海上小型堆技术路线也在并行推进；清华大学、华能集团开发的200兆瓦高温气冷堆已投入商业运营；今年4月，世界唯一建成并运行的熔盐堆第四代核能系统——2兆瓦热功率液态燃料钍基熔盐实验堆（TMSR），已在甘肃武威加钍运行。
中核集团消息显示，4月8日，我国面向全球发布《小型模块堆通用用户要求文件》。该文件的发布不仅建立了中国在小堆开发和应用领域技术话语权，标志着中国小堆技术自主创新及国际合作进入了新阶段，将更有效助力我国小堆在全球范围内的推广应用，为全球尽早实现“零碳”目标提供中国方案。
蓝海掘金：场景多元开辟独特赛道
小型堆的价值远不止于“小”，其真正的生命力在于对传统电网难以覆盖或需要高可靠能源的特殊场景的精准切入。中国工程院院士叶奇蓁表示，小堆是游戏的改变者，能够以高安全水平，提供不同的核能热电联产解决方案。
我国广袤而复杂的能源版图，恰恰为小型堆提供了远超其他国家的多元化应用蓝海。
“无论是用于区域集中供暖、供能高耗能产业，还是作为离网能源‘孤岛灯塔’为远洋岛屿、资源开采基地等提供稳定、经济的电—水—热综合解决方案，小型堆都是非常好的选择。同时，其稳定、零碳特性还是规模化电解水制氢的理想搭档。小型堆不仅是一种新电源，更是实现区域能源独立、推动产业绿色升级的综合解决方案。其市场潜力，尤其在中国的多元化应用场景下，远超传统核电。”业内专家分析指出。
正在推进的“玲龙一号”示范工程，其目标不仅是为海岛提供稳定电力，更瞄准了结合反应堆余热进行大规模海水淡化，为解决海岛地区能源与淡水双重短缺提供一体化方案。
国家电投、中广核等企业正积极布局，探索小型堆为偏远地区大型矿山、重化工基地提供持续可靠的热电联供，替代高排放、高成本的柴油发电或长途输电。
业内普遍认为，小型堆规模化部署的预期目标市场主要包括中小型燃煤热电联产机组替代、北方城市区域供热采暖、核能+石化耦合等工业供汽、海洋和海岛开发供能、满足特殊用户及出口的需要。
在国家核安全局原局长赵成昆看来，小型堆在供热领域最具潜力。供热是全球最大的终端能源消费领域，在家庭供热领域，我国目前仍以燃煤为主，城镇供热面积已突破140亿平方米。未来，小堆在北方9省份的冬季采暖中将大有作为。
不仅如此，小型堆产业链条长、细分领域多，其模块化建造模式天然需要广泛的社会化协作，这为行业开辟了一系列独特赛道。
除了核电产业链的关键环节如核级阀门、特种管材、高端密封件等之外，模块化建造、专业服务等新市场逐渐涌现，当小型堆的应用推广具有一定规模后，全寿期运维、退役治理、核技术应用等衍生服务市场也会逐步扩大，专业化服务企业或将迎来机遇。
“小型堆不仅是一个新的核电产品，更代表了一种核能服务模式的革新。它让核能摆脱大型基荷电站的单一角色，有能力深入能源需求的毛细血管，提供定制化解决方案。这是我们面向未来能源图景的战略选择。”业内专家指出。
破浪前行：产业化征途的挑战与破局
尽管前景光明，核电小型堆在中国的大规模产业化仍需跨越重重关山。
据了解，当前小型堆示范项目造价仍偏高，如“玲龙一号”单位千瓦成本显著高于成熟大型堆。“考虑热电转换比约3:1的条件下，总体来看，当前阶段小型模块化反应堆单位千瓦建造成本约为大型商用压水堆核电项目2倍左右。”王炳华估算。
小型堆的经济优势必须通过系统简化、批量建设才能实现，标准化、批量化、模块化、工厂制造、现场组装有利于其提高经济性。
赵成昆认为：“可以通过技术改造，采用非能动设计简化冗余设备、采用模块式建造方式缩短建造周期、标准化设计等环节提高建造效率，降低小堆成本。”
在监管体系适配方面，现有核安全法规主要针对大型核电站设计，适应小型堆特性（如多模块、工厂化制造、非能动安全）的全新审批流程、安全标准和监管范式尚未建立。
对此，王炳华给出建议：“首先，国家层面统筹制定小型堆发展战略，在新一轮科技重大专项中接续设立小堆专项，支持小型堆型号研发，形成一批国家级小型堆型号序列。及早在相关国家和地区进行专利布局，保护我国小堆原创技术，增强国际合作和市场竞争能力。”
“在小堆产业化初期，给予产业扶持政策，将其列入新版产业结构调整指导目录鼓励类清单，给予中央财政资金补贴支持；推动小堆参照目前大型核电厂给予征税退税政策；推动认证核能的减排作用，扩大绿电认证和CCER范围，将小堆纳入其中，将采用核能综合利用新增的能源消费量不计入当地能源消费总量控制指标。”王炳华认为。
值得一提的是，近日，在小型模块化反应堆（SMR）监管机构论坛和核能协调与标准化倡议（NHSI）监管轨道监管合作工具包工作组会议上，生态环境部核与辐射安全中心表示，将持续跟踪国际动态，优化适用于新型小堆的技术审评方法，助力我国小堆高质量发展。
原标题：核电小型堆或成新蓝海
