OPEN100发布了开源设计图纸：投资3亿美元 18个月能建一座小核电站？

　　近年来，人们对低碳电力的需求与日俱增，复兴核电的论调也不时有人提起。但在切尔诺贝利事故和福岛核电站事故的阴影下，民众的恐慌从未消退，核电站的建设成本也在不断攀升。

　　金融时报称，核能复兴的希望渺茫……不进入黑暗时代就已经很了不起了。

　　OPEN100希望扛起复兴核能的大旗，它于近日公开了“建造自有核电站的方法”，发布了开源设计图纸。该项目属于美国研究机构“能源影响中心”（Energy Impact Center，EIC），EIC希望能在2040年完成脱碳目标。

　　EIC是一个华盛顿特区的非营利组织，由Bret Kugelmass在2017年创立，致力于探索核电及其在深度脱碳中的作用。Bret Kugelmass本人从斯坦福大学获得了机器人学硕士学位，早期工作包括为美国国家航空航天局（NASA）设计月球车控制系统和为Panasonic设计概念车。

　　2012年，Bret Kugelmass创立了一家无人驾驶汽车技术初创公司Airphrame，于5年后被收购，然后他开始专注于应对气候和能源挑战。

（来源：OPEN100）

　　只用3亿美元、18个月就能建造一个小核电站

　　EIC团队对核工业进行了一次批判性的调查，董事总经理Bret Kugelmass称，他的团队与来自技术、工业、经济、政策等领域的1500多名专家进行了面谈。

　　他们发现，核能行业的现实与流行的说法相反，他们并不觉得现在的行业缺乏先进的技术或者受到公众舆论强烈的约束，而是因为扩大的规模和不必要的复杂性被“成本支配”。

　　因此，他们试图采用更精简的流程，专注于标准化和交付速度，以适应当下的资本、基础设施和供应链环境。

　　OPEN100在其官网上发布了开源的核电站设计图，包括当今建筑项目的三要素：工程原理图、施工计划和详细的经济分析。设计图将为建造完整的核电站提供指南，从建筑结构到配件罐，从反应堆容器到荷马·辛普森式的控制面板。

图|核电站主要的工程构件（来源：OPEN100）

　　他们的设计基于标准压水堆（PWR），PWR是目前核能行业的主力，全球有300个基于标准压水堆的核电站正在运行。OPEN 100在没有改变核技术本身的情况下，相当于建造了一个标准的、完整的“核电站生产链”，以此消除建造和运维风险。

　　核电站的燃料费及运行费远低于火电站，它贵在建造费用。

　　业内人士透露，核电站的建造费用比火电站高两倍左右。以CPR1000项目为例，机组额定电功率大概为1090MW，建设成本为120亿元人民币，大概就是1.1万元/KW。

　　不同型号的核电站建设周期各有不同，以目前主流二代改进型压水堆核电为例，从设备安装、穹顶吊装、设备调试，再到冷试热试、装料、冲转并网、商业运行，大约需要60个月的时间。

　　按照OPEN100官网的信息，它每座核电站的建造成本只要3亿美元，建造周期18个月，额定电功率100MW，36美元/MWhr。

　　另外，核燃料也是需要注意的成本组成部分。核燃料并非贵在原材料，而在于芯块低浓缩铀235。据了解，一个燃料元件棒的制造价格比等体积黄金都要贵。

图|核燃料元件（来源：环球网）

　　但OPEN100称，铀是地球上与锡一样普遍的元素，其价格略高于200美元/千克，几乎可以无限量直接从海洋中提取。按照目前全球能源需求水平，海洋中可提取的铀大约可以用250亿年。即使核燃料的价格会提升，但总的电价涨幅也可以忽略不计，因为核燃料的能量密度比传统燃料高6个数量级。

　　该项目设计的初衷是想通过数字控件来简化操作，用100MW的电离匹配标准电厂设备。其官网解释称，100MW的规模适合全球90％的能源市场。较小的发电能力意味着更灵活的选址、使用标准供应链的能力以及获得更多种类的资金来源的能力。

　　因为容量较小，OPEN100更适合本地供热。轻水反应堆（Light Water Reactor,LWR）在高于300°C的温度下产生热量，适用于许多工业用途，例如制造、造纸、脱盐和区域供热。

　　可以建在城市里？

　　福岛核电站事故之前，全球440个核反应堆在未来20—25年发生重大核事故的几率被估计为1:100000。而福岛核电站事故之后，这一几率已经上升到了1:5000。

　　民众的担忧不无道理。

　　在切尔多贝利事故中，核电站工作人员和抢险人员在短时间内受到了大剂量的辐射，仅仅在事故发生的12小时内，就有132人被送往医院。事后，疑似急性辐射损伤的273人中，132人得到了确诊，28人死亡。根据测算，该事故共造成6亿人暴露于辐射污染，仅在白俄罗斯，未来数年中还将有6万多人因核辐射罹患癌症。

　　另外，反应堆事故也是核工业面临的最大的单一金融风险，其影响力远超市场、信贷和运营风险。初步估计福岛核电站的损失为2千亿美元（约合1.4万亿人民币）。

　　安全性问题是OPEN100项目备受关注的问题之一，因为它或许会把核电站建在城市里。

　　首先可以肯定的是，这种小核电站变成核武器的概率极小。

　　因为是轻水反应堆，轻水也就是一般的水，只能使用浓缩铀，所采用的技术相对不容易构成核扩散威胁。在轻水反应堆中，钚-240(同位素稀释)会使得钚-239(武器级)无用，这一特性将动力反应堆(轻水、沸水)与生产反应堆(RBMK、重水反应堆)区分开来。

　　“OPEN100可视化和模型并不排除选址在人口中心附近。尽管许多国家对核电站的选址都有监管限制，但我们要挑战这种适得其反的限制，展现出一种可能性。”官网写到。

　　切尔诺贝利事故之后，反应堆安全壳受到了关注。因为没有安全壳设计，反应堆事故掀翻了反应堆厂房的压力屋顶，炸毁了整座建筑物。而福岛核电站原始设计没有安全壳，后续在厂房内部增加了容积非常小的所谓“安全壳”。事故后因为没有足够空间吸纳、处理核事故中产生的氢气，内部发生氢气爆炸，并损毁安全壳及厂房建筑。

　　OPEN100不打算建造一个密闭的穹顶，而是计划采用非密封的外壳，允许气体逸出，避免压力积聚。

　　核能现状

　　法国看起来无疑是全球核能依赖度最高的国家。法国政府和民众对核能发展给予了绝对和坚定的支持。但事实是，法国政府已被迫抛售国有资产来维持深度负债的核设施继续运转。

　　在经费有限的情况下，欧洲大部分国家都在加大可再生能源、能效产业、电网基础设施的建设，核电被一度搁置。

　　比尔·盖茨一直“深信核能会像疫苗一样产生革命性影响”，在接受媒体采访时他提到，政府应该把对太阳能和风能的补贴转向一些还无法进入市场竞争的其他可再生能源领域。他认为太阳能和风能已经可以“独当一面”。

　　过去一年中，全球核电运营能力增长了3.4％，达到370吉瓦，创历史新高。可再生能源发电能力都在快速增长，但核能在世界总发电量中所占的比例仅仅保持在10％多一点。

　　报告显示，2018年，中国在可再生能源方面的投资为910亿美元，但在核能方面的投资仅为65亿美元；自2016年以来，中国没有再开启新的核反应堆建设项目。在过去十年中，中国已在电网中增加了近40座反应堆，但其核发电量仍比风力发电量低三分之一。

　　虽然仍有一些核电反应堆项目正在规划之中，但2000年以来新建反应堆的数量已经受到控制，并且现有的老旧核电站随着使用年限增长将逐步淘汰。受此影响，2020年后核能在整个电力结构中的占比应该会显著下降。

　　在此形势下，OPEN100的前景又会如何？

　　Kugelmass表示：“我们刚刚推出，在过去的两周内，我们收到了大量来自个别工程师、行业合作伙伴、甚至国际开发商的邀请。”“更有希望的是，我们已经得到了世界各地国家实验室的关注，他们渴望在当科学机构帮助私营企业迅速扩大核能的时候，建立美国早期核工业的先例。”

　　目前尚未看到企业或者研究机构公开宣布与OPEN100进一步合作。不过可以肯定的是，标准化的核电站是朝着抗击气候变化的正确方向迈出的重要一步。（文｜DeepTech深科技　张静）