美國(guó)核管會(huì)（NRC）近日批準(zhǔn)泰拉能源（TerraPower）的“Natrium”第四代示范堆進(jìn)入核島建設(shè)階段，這是美國(guó)十年來(lái)首次為新建核反應(yīng)堆放行施工許可，被視為美國(guó)21世紀(jì)民用核電“復(fù)興”的一個(gè)關(guān)鍵里程碑。

上世紀(jì)，美國(guó)曾是民用核能領(lǐng)域的全球領(lǐng)先者，創(chuàng)造了大量第一代和第二代反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，為當(dāng)今核電機(jī)組奠定基礎(chǔ)。 但自20世紀(jì)70年代起，美國(guó)民用核能政策發(fā)生重大轉(zhuǎn)向：核燃料后處理和快堆增殖項(xiàng)目被叫停，環(huán)境運(yùn)動(dòng)在聯(lián)邦政策制定中影響力上升，而且1979年的三里島事故嚴(yán)重打擊了公眾對(duì)核能安全的信心。 隨后出臺(tái)的《1974年能源重組法》以及三里島事故后的Kemeny委員會(huì)調(diào)查，將民用核計(jì)劃的監(jiān)管權(quán)從原子能委員會(huì)轉(zhuǎn)移至新成立的核管會(huì)，后者的核心使命從“推動(dòng)發(fā)展”轉(zhuǎn)向“以安全為先”，使新項(xiàng)目審批愈發(fā)復(fù)雜漫長(zhǎng)。

在日益繁復(fù)的法規(guī)、冗長(zhǎng)的審批周期、高企的造價(jià)以及環(huán)境團(tuán)體持續(xù)法律訴訟的多重壓力下，美國(guó)新建核電項(xiàng)目幾乎陷入停滯，數(shù)十年沒(méi)有新堆真正落地，距上一次新反應(yīng)堆獲批也已約十年之久。 為扭轉(zhuǎn)這一局面，美國(guó)政府近年開始推動(dòng)核監(jiān)管理程優(yōu)化，在堅(jiān)持安全底線的前提下，簡(jiǎn)化流程、鼓勵(lì)新廠建設(shè)，試圖重塑核能在未來(lái)電力結(jié)構(gòu)中的角色。

此次獲批的是位于懷俄明州凱默勒電站1號(hào)機(jī)組的Natrium示范項(xiàng)目，由泰拉能源全資子公司US SFR Owner， LLC（USO）負(fù)責(zé)開發(fā)，并納入美國(guó)能源部“先進(jìn)反應(yīng)堆示范計(jì)劃”（ARDP）。 該項(xiàng)目早在2024年就已啟動(dòng)非核土建工程，隨著本次建設(shè)許可下發(fā)，反應(yīng)堆本體等“核島”工程可正式開工。 Natrium將成為自20世紀(jì)80年代以來(lái)美國(guó)首座非輕水反應(yīng)堆，也是第四代堆型在美國(guó)本土的首個(gè)落地示范，走完技術(shù)方案審查、正式受理、安評(píng)和環(huán)評(píng)的全過(guò)程僅用不到兩年，在美國(guó)核電項(xiàng)目歷史上相對(duì)罕見(jiàn)。

根據(jù)時(shí)間表，Natrium項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)審查在18個(gè)月內(nèi)完成，申請(qǐng)于2024年5月獲正式受理，安全性評(píng)估報(bào)告于2025年12月發(fā)布，環(huán)境影響聲明則在同年10月定稿，整體節(jié)奏明顯快于傳統(tǒng)大型輕水堆項(xiàng)目。 不過(guò)，目前核管會(huì)僅批準(zhǔn)建設(shè)，未來(lái)機(jī)組完工之后，運(yùn)營(yíng)方仍需單獨(dú)申請(qǐng)運(yùn)行許可，獲批后方可正式并網(wǎng)發(fā)電。

從技術(shù)路徑看，Natrium在堆型和整體布置上都與傳統(tǒng)輕水堆有顯著差異。 它是一座快中子反應(yīng)堆，不再采用水或石墨等慢化劑減速中子，而是讓中子保持高能狀態(tài)，這也意味著燃料需較高豐度——最高可達(dá)19.75%，而常規(guī)輕水堆一般約為5%。 該堆將水冷系統(tǒng)替換為液態(tài)鈉冷卻劑，液鈉在約880 ℃熔化，并且對(duì)中子幾乎“透明”，可在近大氣壓下繞燃料循環(huán)，從而無(wú)需傳統(tǒng)輕水堆那樣的大型高壓安全殼結(jié)構(gòu)。

這種配置使機(jī)組能夠在更高溫度下運(yùn)行，熱效率可提升至約41%，相比傳統(tǒng)機(jī)組約31%的水平有明顯改善，同時(shí)提升燃料燃耗利用率，并有潛力將某些類型的核廢料轉(zhuǎn)化為可再利用燃料。 泰拉能源強(qiáng)調(diào)，液態(tài)鈉在斷電等工況下仍可依靠自然循環(huán)實(shí)現(xiàn)被動(dòng)余熱帶走，而當(dāng)堆芯溫度上升時(shí)，燃料本身會(huì)發(fā)生熱膨脹，自動(dòng)降低反應(yīng)功率，構(gòu)成一種“內(nèi)生”的負(fù)反饋安全機(jī)制。

Natrium的廠站布局也頗具特色：反應(yīng)堆部分與發(fā)電系統(tǒng)物理分離，堆內(nèi)熱量先由二回路鈉循環(huán)帶出，通過(guò)中間換熱器傳遞給第三回路的熔鹽系統(tǒng)，后者再與熱儲(chǔ)罐相連。 這些熔鹽罐相當(dāng)于一個(gè)大型“熱能緩沖池”，在堆芯以840 MWt的穩(wěn)定功率運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷，將儲(chǔ)存的熱量按需送入汽輪機(jī)，實(shí)現(xiàn)類似調(diào)峰電源的柔性輸出。 在可再生能源占比不斷提高、電力系統(tǒng)波動(dòng)加劇的背景下，這種堆電解耦和大規(guī)模熱儲(chǔ)能組合，被寄望于提升電網(wǎng)穩(wěn)定性和靈活性。

核管會(huì)主席Ho Nieh在聲明中稱，這是美國(guó)先進(jìn)核能發(fā)展“具有歷史意義的一步”，體現(xiàn)了監(jiān)管機(jī)構(gòu)在“保持獨(dú)立、嚴(yán)謹(jǐn)安全審查”的前提下，對(duì)提供“及時(shí)、可預(yù)期決策”的承諾。 對(duì)外界而言，Natrium示范項(xiàng)目的推進(jìn)，不僅是美國(guó)監(jiān)管態(tài)度的象征性轉(zhuǎn)折，也將成為評(píng)估新一代核電技術(shù)商業(yè)可行性和社會(huì)接受度的重要試金石。