文 | 鈦資本研究院
核聚變被視為"終極能源"，其意義不僅在于提供零碳基荷電力，更在于為未來數據中心和 AI 算力需求奠定能源底座。
與此同時，核裂變技術同樣迎來窗口期，科技巨頭正聯合小型模塊化反應堆（SMR）及核聚變公司，為數據中心量身定制供能方案，裂變商業化或比聚變更早落地。
SMR作為新一代核裂變反應堆是為快速增長的數據中心和AI能源需求提供重要補充的供能模式，美國已掀起SMR的投資熱潮。本期，鈦資本特別邀請中國首批SMR創業公司——上海鈞合原子科技有限公司創始人田佳樹進行分享，他是資深核工業專家，擁有30 余年核工業履歷，兼具技術深度與工程管理廣度，曾任中國核安全專家委委員，國際原子能機構IAEA核安全顧問，中核集團副總工，中廣核集團副總工, 華龍國際核電總經理。
本次會議由鈦資本董事總經理吳凱主持，他長期關注可控核聚變、智慧汽車、前沿科技、專精特新領域。以下為實錄分享：
小型模塊化反應堆（SMR）的全球背景及動態
2023 年 12 月第 28 屆聯合國氣候大會上，美國能源部發起的核能聲明獲近 30 國加入，首次將核能作為大會主題，提出 2050 年全球核能裝機需達當前三倍（從 4 億千瓦增至超 10 億千瓦），其中小型反應堆（小堆）將占新增容量的三分之一，發展空間約 3 億千瓦。
從當前全球空間來看，有439 臺運行核電機組，占總發電量 9%，在建 69 臺。美國以約 100 臺運行機組居首，中國則有 30 多臺在建機組領先全球。
政策層面，美國將核能領先設為國家戰略，2024 年 5 月出臺四項行政命令簡化監管、強化供應鏈，目標 2050 年裝機從 1 億千瓦增至 4 億千瓦，并撥款 32 億美元支持先進反應堆研發，其中 8 億美元用于第三代加小型模塊化反應堆部署。法國核電占比超 70%，電價低廉且對外出口，正自主研發小型模塊化反應堆并與日本合作開發第四代鈉快堆。英國近年重啟核能發展，計劃 2050 年裝機翻倍至電力占比 25%，依托小型模塊化反應堆推動工業現代化，目標占據全球小堆市場 25%。韓國投入 18.3 億研發 ISMR 商業化。
在中國，政府持續推進高溫氣冷堆、快堆等示范項目，2024 年明確支持第四代核電、小型模塊化反應堆等前沿技術攻關。目前中國在運和在建機組共 102 臺，數量全球第一，預計 2030 年裝機超美國，2060 年達 4 億千瓦以支撐碳中和目標。
核能自1950年代和平利用以來，已走過四代技術路線。
第一代為1950-1960年代美蘇原型堆；
第二代是1970-1990年代全球大規模商業電站，后因1979年三里島事故進入冰封期；
第三代在1990年代后以提高安全性為核心，推出AP1000、EPR、華龍一號等型號，又因2011年福島事故衍生"三代+"，增加抗大飛機撞擊與雙安全殼，造價抬升10-20%。
第四代的概念2000年由美國能源部聯合27國發起，目標2030-2060年間實現更安全、經濟、可持續、防擴散的六種堆型：鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超高溫氣冷堆、超臨界水堆、熔鹽堆。其中超高溫氣冷堆出口溫度950-1000 ℃，可直接熱解海水制氫；鉛冷快堆850 ℃，小型化潛力大；熔鹽堆700-800 ℃，固有安全性高但腐蝕問題突出；鈉冷快堆550 ℃，最接近工業示范；超臨界水堆因技術繼承性好但關注度下降；氣冷快堆受眾面小，推進積極性不高。
小型模塊化反應堆的技術優勢及應用前景
國際原子能機構將小型堆（SMR）歸為先進核能系統，定義為在三代加和四代技術基礎上的小型化、模塊化設計，功率在300兆瓦電以下，含微型堆（10兆瓦以下）。
在技術適配性上，水堆可做小型化但難以實現微型化；氣冷堆、液態金屬冷卻快中子堆及熔巖堆則既能做小型堆也能做微堆。據國際核能署2024 年 7 月報告，全球現有 127 種公開的小型模塊化反應堆設計方案，51 種進入許可審查流程，81% 獲投資方承諾，但僅 7 種處于運行或在建狀態。其中，俄羅斯浮動式核電站和中國石島灣高溫氣冷堆示范項目已運行；中國 "玲龍一號"（ACP100）計劃 2026 年建成，將成陸上壓水堆首個示范項目。
技術成熟度方面，水冷堆（24 種）和高溫氣冷堆（18 種）因有示范項目領先，金屬冷卻堆、熔巖堆等多處于基礎研究或樣機開發階段。
1、小型模塊化反應堆的顯著優勢
l靈活性強：單機組投資小、占地少，可通過模塊化數量調整實現滾動發展，建造工期僅2-3 年，支持分期建設及獨立組網 / 并網；
l安全性高：采用先進燃料與非能動設計，消除堆芯熔化隱患，超50% 設備標準化預制優化了工程質量與成本；
l經濟性強，目標成本控制在比大型堆高10%-20%，總投資小、工期短的特點適合小型電力公司滾動開發。
l應用場景豐富：除發電、供熱、制氫外，還涵蓋數據中心、高耗能工業園區及離網用戶等。然而，目前尚無建成項目的可比數據，行業正通過縮短工期、簡化系統、模塊化制造等方式降低造價，其經濟性隨功率增大而提升，呈現10 兆瓦到 300 兆瓦功率區間的規模效應趨勢。
2、小型模塊化反應堆的應用前景
數據中心供電：數據中心的能耗問題日益突出，2022年全球數據中心耗電量已達4460億度，相當于日本全年用電量，且增速迅猛。預計到2030年，全球數據中心耗電量將超過1.5萬億度，2040年可能達到3萬億度。中國數據中心耗電增長同樣驚人，2024年已超過500億度，2030年預期達到5000億度，2040年可能翻倍至1萬億度。若用小型堆為數據中心供電，其需求量可能呈指數級增長，從2030年的4臺增至2040年的150臺。若中國內陸核電站大堆無法進入，SMR可能有2億千瓦發展空間，相當于2000臺10萬千瓦機組。
工業園區：工業園區需要大規模穩定的電源或熱源，小型堆作為離網或隔墻電源，靠近用戶，成本更低。傳統化石能源電廠面臨轉型升級，小型堆被視為替代火電鍋爐或天然氣發電的理想選擇。美國能源部及國際原子能機構等機構對比后，認為SMR在技術、安全、環境和成本方面表現優異。
海上及邊遠地區：小型堆還可用于海島、邊遠地區、邊防哨所及無陸地的島國，如新加坡、英國、馬來西亞等，解決其用能需求。俄羅斯的浮動式核電站已在西伯利亞供電，未來SMR也可替代海上鉆井平臺的石油重油供電。
上海鈞合原子科技有限公司專注于SMR研發，擁有三種產品：百兆瓦級壓水堆（技術成熟，有良好工業基礎）、50兆瓦高溫氣冷堆（吸取經驗教訓，采用國際先進設計，計劃5-10年具備市場化應用條件）以及滿足特殊用途的熱管微堆。
小型模塊化反應堆的投資機會
自2000年以來，美國小型堆初創公司已發展15年，2020年后如雨后春筍般涌現。2022年后，資本市場對其興趣大增，尤其是2024年下半年至2025年，特朗普政府支持下，資本界對小型堆投資力度顯著加大。
目前，美國已有三家小型堆創投公司上市，盡管這些公司尚未有營收或示范項目落地，但其估值仍在不斷攀升：
1、NuScale（小型模塊化核反應堆技術的領先者）：2007年成立，是唯一通過美國監管機構認可的設計方案。2022年5月上市，融資4.13億美元，估值19億美元。目前得到美國政府資助2.66億美元，用于三代加堆項目。
1、X-Energy司：成立于2009年，主要開展高溫氣冷堆Xe-100和TrisoX燃料；未上市，通過私人融資獲得大量資金，得到政府支持。
2、Terra-Power：成立于2006年，2008年完成首輪融資，是目前國際影響力較大的先進核能開發商；比爾·蓋茨創立并擔任董事局主席并得到美國政府大力支持；
3、Kairos Power：成立于2016年，是目前美國液態氟鹽冷卻高溫堆（FHR）技術路線推進最積極、試驗驗證體系最完善的小堆公司之一，已得到了美國能源部和國防部的支持；
這些公司通過公開渠道獲得投資，具有較為豐厚的技術積累，融資能力強，部分公司融資額度超過10億美元，且并不急于上市。
整體來看，小型模塊化核反應堆（SMR）具有技術優勢、發展機遇、經濟模式、中國競爭力及市場潛力的五大核心優勢：
1、技術優勢顯著：小型模塊化反應堆具有科學固有安全、投資少見效快、部署靈活和應用場景廣泛等特點，結合了大型核電站建設經驗，是核能技術創新和低碳能源的優先方案，在電網穩定性方面具有不可替代的地位。
2、發展機遇良好：未來十年是小型模塊化反應堆技術研發和推廣的重要窗口期。主要技術公司計劃2030 年建成示范項目，2035 年后大規模推廣。世界各國在政策法規和監管方面給予支持，如美國國會要求核管會限期提出審管策略。
3、經濟模式不同：與大型核電站散件采購、現場組裝的模式不同，小型模塊化反應堆采用小型化標準化工廠預制，需30 至 50 臺機組的批量化生產才有經濟性，是一種薄利多銷的批發經濟模式。
4、中國競爭力強：中國有國家政策支持核電長期發展，擁有完整核科技和工業體系，經過40 年發展，工程能力和裝備制造能力世界領先。且中國核電市場空間巨大，預計到 2050 年全球核電總裝機增加八億，中國市場潛力可觀。
5、市場潛力巨大：國際機構預計到2050 年小型模塊化反應堆有三億千瓦的發展空間，若按國內華龍一號投資規模估算，將有 6 萬億直接投資市場空間。
全球對核電發展看好，小型模塊化反應堆（SMR）被認為是可替代化石能源、與新能源互補的技術，具有天時、地利、人和的優勢。盡管存在技術挑戰，但機遇與挑戰并存。中國在壓水堆在高溫氣水堆方面已經建成了示范項目和工業化基礎，中國在SMR領域的商業化時點預計在2030年至2032年。目前，中核集團的玲瓏一號示范項目預計2026年建成，若成功，將為后續批量化建設奠定基礎。通過示范項目驗證后，有望在2035年后實現大規模推廣。
A：發展障礙：小型堆在中國的發展主要面臨技術成熟度和經濟性的挑戰。目前，高溫氣冷堆示范項目已建成，但其經濟性仍需改進。國家政策明確支持小型堆的示范和驗證，不存在政策障礙。
燃料獲取：小型堆的燃料供應與大型堆類似，主要取決于所選用的燃料類型。如果選用成熟燃料，供應沒有問題；若開發新燃料，則需要經過長時間的驗證。
國家政策：明確支持小型堆的發展，鼓勵民營資本進入核能領域，新核準的核電項目要求民營資本投資比例不低于10%。這表明國家對民營資本的參與持開放態度，希望推動核能領域的市場化和多元化發展。
Q： 小型堆的經濟性劣勢如何彌補？
A：小型堆通過縮短建設周期、簡化系統設計、采用模塊化建造等方式降低成本。與大型堆相比，小型堆的單位千瓦投資成本有望降低到與大型堆相當的水平。
降低成本措施如通過將小型堆的建設周期目標控制在36個月以內，減少資金成本；通過標準化設計和批量化生產，降低單位造價。通過減少設備總量，簡化系統降低采購成本，以非能動設計降低安全系統的復雜性和成本。
Q：在避免嚴重事故方面，小型堆需要考慮的主要技術措施有哪些？
A：小型堆在設計上盡量避免堆芯熔化的可能性，通過燃料、堆芯、冷卻系統的設計，確保堆芯不會熔化。小型堆的安全性更高，因為其系統簡化和非能動設計減少了事故的可能性。如果堆芯熔化，放射性也不會釋放到環境中。小型堆的安全性措施包括一體化設計、非能動冷卻、燃料顆粒技術等，這些措施確保了堆芯的安全性。
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