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小型模塊化核反應爐(SMR)與傳統核電廠的比較

現在營運中的核電廠,規模大約會在700MW以上。與這些傳統核電廠相比,SMR(小型模塊化核反應爐, IAEA定義規模小於300MW)被期待能有更低的單位設置成本,但這必須建立在大規模批量生產的前題上、且相關論述仍在爭議中。在長期營運成本上,「小型化」會使燃料利用率降低,預期會提高單位發電成本、並增加核廢料。小型化、模組化,能增加設置使用的彈性,但在具體個案上,這些特性是否真的能成為優勢,仍需視個案評估。

單位建置成本

除了「小」以外,SMR另一個重要關鍵字是「模塊化」。相較於現有的核電廠,基本上是在廠址用「蓋」的;SMR畫出的藍圖是,可以在工廠批量製造,在運到需要的地方,透過產線的建置,降低製造成本(參考)。

SMR的這個藍圖,自然有其前題。一個工廠,如果只製造三、五個產品,是不划算的,必須要達到一定程度的批量規模,分擔掉產線、產業鏈的建置成本,才能使單個產產品的成本降低。BBC這篇報導中(參考),認為需要製造40~70個SMR後,該產線才會開始有競爭力;德國核廢管理安全聯邦辦公室則評估,當整個SMR產業製造規模達到3,000組以後,才具有經濟利益(參考)。

也有論者認為,SMR的建置成本不可能低於傳統核電廠。由於目前尚未有商業化的SMR產業,因此這些各方落差極大的評估,無從驗證。

單位燃料效率

在其它變數相同的情況下(如,採用同樣的技術、同樣的燃料富度、同樣的冷卻劑減速劑、同樣的反射層……等),反應爐的大小會直接影響中子洩漏程度,進而高度影響反應爐的燃料效率。

燃料效率影響兩件事。若要發出一樣度數的電,效率差的,就會需要花費更多燃料,增加燃料成本;也會產生更多放射性廢棄物。

Landsay等作者評估(參考),SMR將比傳統核電廠,產生2~30倍的放射性廢棄物。Landsay等作者也強調,在定量評估以外,由於許多SMR採用的是鈉冷、熔鹽等機制,具有腐蝕等特性,而且是核工產業過去不熟悉的放射性廢棄物類型,實際的處置將會更棘手。

SMR的其它潛在優勢

SMR的一項優勢是,由於規模小,因此單組的造價會較低。對於有資金限制的設置人來說,將可減少初期投入的資本壓力。

另外,較小的規模,可能具有更高的設置彈性。例如,如果想增加的供電能力,小於一座傳統核電廠,自然可以視需求,設置幾組SMR、湊出需求量即可。

但這些優勢用不用得到?需要視具體的個案來評估。

例如初期投入成本低的優勢,主要將適用於資本額不足的民營公司、或國家。若以台灣來說,國營企業台電背後為國家投資的基礎建設,營運策略也著重在長期規劃。以台電過往的實際營運情況來看,就算想回頭用核電,更有長期經濟效益的也是傳統核電廠,難以想像台電有採用SMR這種短多長空的經濟合理性。

再以印尼規劃在西加里曼丹島設置6組Nuscale、共462MW的計畫來看,印尼計畫自2024年起,分階段遷都,由現在的雅加達遷都自東加里曼丹。可以預期,未來加里曼丹的用電需求將大幅增加,需求量不太可能低於一座傳統核電廠。

整體來說,若要使用核電,SMR的長期成本高於傳統核電廠。初期投入成本則存有爭論、未有實例。從長期效益來看,並沒有設置SMR的經濟合理性。當代SMR的推動,更大的可能,是核工產業,進行科學研究、或開發核動力潛艇等核軍工用途,攤提研發成本的產物。