核能復兴六部曲:玄门正宗!8家新世代核分裂技术公司大评比

核能復兴六部曲:玄门正宗!8家新世代核分裂技术公司大评比


  在《核能復兴四部曲:8家第四代核分裂技术公司之华山论剑》的表格中,你可以轻易看出有三种新世代核分裂技术路线,分别是快中子反应炉、传统水冷、TRISO燃料。

三种新世代核分裂技术路线

  今天我们介绍第二种技术路线以及其正宗四雄GE Vernova Hitachi Nuclear Energy (GEH)、NuScale、Rolls-Royce SMR及Holtec International公司。

新世代核分裂技术路线二:传统水冷

  你现在准备参加核能考试,摆在你眼前的有标准的考古题,准备考试容易,送审的安全分析有许多旧例可抄;改卷简单,审查重点有旧案可循,也多有标准答案,你应该毫不犹豫就会选择考古题吧。

  这就是第二种技术路线的逻辑。传统水冷就是传统核能,只是变成缩小版与模组化,日后可模组扩充,最大的不同在于改良被动安全的策略。

  这麽有底气,是因为低浓缩铀LEU的全球供应链非常成熟,来源多元,稳定供货。俄罗斯佔全球超过40%的产能,是最大的出口国;英、德、荷、美合资的Urenco公司和法国的Orano公司是西方国家的主要供应商。

  这四大玄门正宗高手除NuScale外,都是内功雄浑的名门世家,跟TerraPower相同,也是瞄准整个燃煤发电近200 GW的商机。不过他们需要先处理被动安全的议题。跟TerraPower类似,他们也都改用了自然对流或重力等设计移除余热,无需电力或人为介入,仅靠物理定律即可长时间冷却炉心。

  其他传统核能的重大缺点则一个也没少,例如核废料问题基本上就交了白卷。你想,铀原料只是那0.7%的U-235,等于满汉全席只尝一口,其他没用到99.3%的U-238或在提炼浓化过程变成大量废弃物,或在发电时被转化(transmutation)成棘手的Pu-239,Pu-239不但是恐怖分子最爱,且半衰期长达两万四千年,是核废料处置最严峻挑战(註一)。

  还有,不管是压水式PWR(155大气压)或BWR(70大气压),那运转压力都是吓死人的高,而高压系统正是传统核能风险的关键,传统电厂的层层围阻多重防护(如紧急洩压阀、紧急注水系统、强化围阻体)的沉重包袱,自然也是概括承继。

八家新世代核分裂技术公司大评比

GE Vernova Hitachi Nuclear Energy (GEH):实力大哥大

技术路线 定位 核心优势 燃料棒原料 审查进程
传统水冷|第3.5代 300MW小型核能公司 1.沸水式BWR门派宗主,传统核电营运能力强
2.提供最稳定的24/7 CFE全时绿电方案
标准传统的LEU 已拿到加拿大建照并开始动工

  这是一家美日混血公司,由奇异电力和日立合併成立。全世界核能商转发电的主流技术两大派压水式PWR及沸水式BWR,奇异电力就是沸水式BWR宗主,2007年与日立彼此的核能部门合併成立。其BWRX-300 核反应炉,2025年已经率先在加拿大拿到建照并开始动工,终点线已然在望,这也会是G-7国的第一座SMR。而且该公司也已经顺利通过英国通用设计审查(GDA)第二阶段,波兰与爱沙尼亚也已选定为未来能源主力。

  对于寻求稳定、可预期且希望能尽快获得24/7 CFE全时绿电的科技巨头,这应是目前最接近现实的方案。GEH虽有上市,但该公司有其他的营收,因此股价不必然反应核能的业绩与展望。

NuScale:电网重机

技术路线 定位 核心优势 燃料棒原料 审查进程
传统水冷|第3.5代 50/77MW的核反应炉,目标串连到GW等级,取代传统火力发电厂或核能电厂 1.首家也是唯一通过美国官方安全认证的小型核能设计
2.模组弹性容量准备大小通吃
标准传统的LEU 美国本土尚无盖厂计画

  由美国奥勒冈大学起家的NuScale,是首家也是目前唯一通过美国官方安全认证的小型储能设计,曾经是小型储能SMR的领头羊,也一度被视为SMR的同义字,股票代号就是SMR。多年前拚设计送审,不惜重金网罗各方高手,虽实质仅开发了热交换系统,核能系统也只有初步概念,离完整的细部设计仍有相当距离,仍能强过关山,一举拿下核管会设计许可。NuScale送审设计的是12座串连的50MW反应炉,上得了高速,也能穿梭于弄巷,对併网的弹性添增,无论资金或工程的灵活调度,电网重机名头当之无愧。针对核安意外最头疼的冷却问题,因为50MW很苗条,整个反应炉乾脆直接设计成浸在大泳池里。


(图一)水池中的NuScale核反应炉剖面
资料来源:NuScale

  NuScale是第一个提出卖绿电而不是卖设备的公司,可惜本身没生产能力,是八强中唯一不具製造能力的公司,全得仰赖企业伙伴生产实体产品,等于卖设计专利(Paper Power Plant)。2022年上市后,获得了大量资金关注,然而新冠疫情期间,受到通膨与利率影响,预估发电成本暴涨翻倍,曾经热烫的合作案因此取消。其实从设计申请到现在十年过去了,还看不到半座实体核反应炉,当然更没有任何实体测试数据,股价暴跌,只是很诚实反应公司的状况而已。升级版的77MW模组设计近期获得核管会批准,也有了Standard Power及ENTRA1新合作伙伴,能否如期交货,且拭目以待。

Rolls-Royce SMR:欧洲最后希望

技术路线 定位 核心优势 燃料棒原料 审查进程
传统水冷|第3.5代 470MW的核反应炉,目标串连到GW等级,取代传统火力发电厂或核能电厂 1.强大的工厂生产模组化能力
2.直接替换大型燃煤机组,不用新申请馈线
标准传统的LEU 核管会执照申请的前期协商

  我们对劳斯莱斯的印象多是美金百万起跳的豪车,其实它不仅是世界前三大飞机引擎的製造商,更是核潜艇反应炉製造的老牌巨头。相对于Oklo硅谷的新创冲劲,劳斯莱斯是欧洲贵族的优雅沉稳,将最成熟的技术进行最大程度的工厂化量产,是目前最接近乐高积木式组装理念的小型核能,90%的模组在工厂生产,现场只是组装,充分发挥在航空引擎精密製造的供应链优势。470MW的大功率接近半座传统核电厂,意味着不仅能供电,还能有效替换退役的大型燃煤机组,有更佳的规模经济效益。

  但90%工厂预製也是双面刃,意味着得盖巨大的重型模组工厂,先得投入巨大的资本支出。任何施工过程延误、资金断裂、协力供应链等任一环节失误,快速组装优势将沦为空谈。国际市场也面临着各方的竞争压力,例如上面介绍的已在加拿大动工的GEH公司。

  2025年是Rolls-Royce SMR确立欧洲霸主的关键年:捷克国家电力不仅下单,更直接收购了20%的股权,第一个国家级电力公司以「股东兼客户」背书;同时进入瑞典电力的决选、英国的初选,成为欧洲国家寻求能源独立的首选。2026年1月20日,总部在美国的Amentum成其核心伙伴,全权负责整个盖厂工程,预计推出欧洲第一座小型核能。

  Rolls-Royce SMR是欧洲工业自主的最后堡垒。若看好欧洲能源转型、偏好成熟技术的投资者,若未来股票上市,可选择投资,观察重点会在于英国政府的最终投资决定及首座模组工厂的动工时间。

Holtec International:统包一条龙

技术路线 定位 核心优势 燃料棒原料 审查进程
传统水冷|第3.5代 300MW的绿电一条龙服务 1.高性价比,垂直整合生产
2.设计相对简洁安全
标准传统的LEU 核管会执照申请的前期协商

  Holtec International 是核能界少见的私人控股巨头。其SMR-300核反应炉是压水式PWR,策略是「一条龙服务」——从反应炉製造、燃料储存到退役除役,全部垂直整合製造自家生产,价格控制与交期上拥有辗压的主动权。

  比起其他家,SMR-300的设计相对简洁,利用重力与自然循环来冷却炉心,专利的设计将蒸汽发生器整合在压力容器内,即使发生事故断电,上头的巨大水箱水能直接靠重力流下冷却反应炉,被动安全设计地很好。

  2025年,创美国史上首例,Holtec成功重启运转已除役三年的Palisades核电厂,不仅证明了其工程实力,该厂址更规划增建头两座的SMR-300,利用现有的输电网与冷却水源,大幅缩短前置作业时间。

  Holtec的亮点在俗搁大碗的高性价比,垂直整合供应链的优势,独霸的核废料贮存与运输更是其支持研发的金鸡母。但公司从未真正作为总包商,建过一座核能电厂,是华山擂台上的后段班。同时,押注在国际市场,与乌克兰签署了战后重建能源网的协议,充满地缘政治风险的双面刃。公司股票最近准备上市,如果你没有太多爱冒险的资金,建议跟着我继续看下一篇。

(註一)1974年,印度利用加拿大重水研究反应炉,有效将U-238转变为Pu-239,成功试爆核弹,坐实了民用核能可以轻易转为军用核武,全球钸将唾手可得,有能力核武DIY的角头将满街跑。太恐怖了,于是核工出身的美国总统卡特在1977年宣布冻结商业核废料再处理,及取消快中子示范电厂计画,翌年又签署核不扩散政策(Nuclear Non-proliferation Policy),全面限制核技术与核燃料出口,并要求任何接受美国核技术的国家,都必须接受严格的全程监督,如臺湾的核武计画就在张宪义的叛逃下,被美国中情局拆得乾乾淨淨

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