小型模組化反應爐（SMR）：清潔能源解決方案的關鍵創新

小型模組化反應爐（SMR）能夠產生高達300兆瓦的電力，正在成為追求清潔和永續能源的關鍵技術。與傳統的大型核反應爐不同，SMR具有模組化和靈活性的特點，使其能夠適應各種應用。美國能源部已對SMR的開發進行了大量投資，旨在減少碳排放，並加強美國在核工業領域的領導地位。

SMR的主要設計和批准

總部位於俄勒岡州的NuScale Power Corporation在2022年取得了里程碑式的進展，其SMR設計獲得了美國核管理委員會（NRC）的批准。NuScale的US600 SMR優先考慮模組化設計和被動安全機制，包括重力驅動的硼稀釋系統，以實現可靠的緊急故障保護。Holtec International也獲得了NRC對其SMR-300設計的批准，該設計採用了帶有重力驅動安全系統的整合式壓水反應爐（iPWR）。

位於加利福尼亞州的通用原子公司通過其能量倍增模組（EM2）設計提供了一種獨特的方法。EM2採用氦氣冷卻系統，避免了水的熱限制，這與傳統的壓水反應爐（PWR）不同。該設計還採用了陶瓷塗層碳化鈾燃料，在約850°C的高溫下運行，以實現高效的廢物燃燒和發電。

SMR燃料研究的進展

最近的研究側重於增強SMR燃料來源。英國班戈大學探索了在實驗吸收棒上使用7%富集的低濃鈾（HALEU），在模擬中證明了燃料容量和循環週期的增加。印度尼西亞萬隆理工學院研究了基於釷的能量電池，突出了釷的可及性和潛力。然而，在優化釷燃料的性能和安全性方面仍然存在挑戰。

整合與未來前景

SMR可以整合到可再生能源電網中，以解決風能和太陽能資源的可變性。義大利能源部在2023年的一項研究中模擬了混合能源系統中的iPWR SMR，證明了它們平衡能源輸出和滿足生產預期的潛力。儘管存在高初始成本和監管障礙等挑戰，但SMR代表著朝着更清潔、更永續的能源未來邁出的有希望的一步。