过去，全球对传统核能的兴趣一度减退，高昂的建设成本、老化的核电站、安全隐患以及核废料处理难题，让政策制定者和公众对核能的经济性产生了质疑。然而，随着气候目标的迫近以及电力需求的激增，核能正悄然迎来复兴。特别是数据中心的快速扩张，让人们开始重新审视全天候供电的必要性——这些数据中心不仅是数字经济的支柱，更是人工智能（AI）发展的核心。
与风能和太阳能等依赖天气条件的间歇性能源不同，核电站能够提供稳定、持续的电力，且不会产生燃煤或天然气发电带来的温室气体排放。在全球能源转型的背景下，小型模块化核反应堆（SMRs）作为一种新兴技术，正受到包括比尔·盖茨等亿万富翁的青睐。它们被认为是成本更低、部署更灵活的核能解决方案，但其商业化和安全性仍需时间验证。
小型模块化核反应堆与传统核反应堆有何不同？
小型模块化核反应堆（SMRs）与传统核反应堆在发电原理上并无二致：通过铀原子裂变释放能量，加热水产生蒸汽，驱动涡轮发电。然而，SMRs在规模和设计上与传统核反应堆有显著区别。
传统核反应堆的功率通常从1000兆瓦起，其核心设施“核岛”高度约80米，直径约35米；而SMRs的功率通常不超过300兆瓦，部分设计如罗尔斯-罗伊斯公司的470兆瓦反应堆略大。以美国初创公司NuScale Power的77兆瓦反应堆为例，其模块高度仅23米，直径4.5米，是目前唯一获得美国核管理委员会（NRC）认证的SMR设计。
图1：罗尔斯-罗伊斯公司小型模块化反应堆示意图
SMRs的紧凑设计使其能够部署在传统大型核电站无法适应的地点，例如靠近用电需求中心，减少新建输电线路的需求。此外，SMRs还能为工业设施提供高温热能，用于钢铁制造或海水淡化等场景，甚至可为偏远地区（如矿山）替代柴油发电机。
更重要的是，SMRs采用模块化设计，大部分组件在工厂预制后运往现场组装。这种标准化生产有望通过规模经济降低成本，缩短建设周期，避免传统核电站常见的预算超支和工期延误。例如，美国最近建成的两座传统核反应堆——佐治亚州的Vogtle 3号和4号——比原计划晚7年完工，成本从最初的140亿美元飙升至超过两倍。
SMRs的模块化特性还允许根据能源需求灵活增减反应堆数量。目前，全球有127种SMR设计在研发中，许多采用新型燃料（如高浓度铀同位素），可实现更高温度和更长运行周期。然而，燃料多样化也带来了挑战：每种新型燃料都需要通过漫长的监管认证，耗时数年甚至数十年。
小型模块化核反应堆的成本竞争力如何？
理论上，SMRs的建设成本低于传统核反应堆，并有望与其他能源技术竞争，但其经济性尚未在实践中得到验证。初创公司往往承诺较低的成本，但实际落地可能面临“超预算”的风险。
以NuScale为例，其计划在犹他州建设的六反应堆“无碳电力项目”因成本上升和缺乏电力购买方，于2023年取消。该项目的目标电价从每兆瓦时58美元涨至89美元，即便有政府补贴，仍高于市场预期。根据彭博新能源财经（BloombergNEF）今年2月的评估，SMR的平准化电力成本（LCOE，即电站长期盈亏平衡所需的电价）高于新建天然气发电厂，略高于配有储能系统的新建风能和太阳能项目。
SMR的成本优势需依赖大规模生产来实现，而这又需要市场需求和设计标准化。目前，过多设计方案可能导致资源分散，延缓部署进程。此外，SMR的商业化还需通过严格的监管审批。以NuScale的60兆瓦反应堆为例，其认证过程耗时超三年，成本超过5亿美元。
小型模块化核反应堆已在运行了吗？
目前，全球仅有少数SMR投入商业运营。俄罗斯Rosatom公司在北极地区部署了两座35兆瓦的浮动核电站，于2020年全面投产；中国华能集团有限公司在石岛湾建成的两座100兆瓦反应堆则于2023年上线。其他多个SMR项目正在全球范围内规划和建设中。
谁在投资小型模块化核反应堆？
图2：俄罗斯罗蒙诺索夫学院浮动核电站
由比尔·盖茨创立的TerraPower与巴菲特旗下PacifiCorp合作，在美国怀俄明州一处废弃燃煤电厂选址建设SMR。该项目采用345兆瓦的钠冷反应堆设计，但仍需获得监管批准。科技巨头如亚马逊、谷歌和甲骨文也因数据中心的巨大能源需求而对SMR表现出浓厚兴趣。据彭博新能源财经预测，到2035年，数据中心可能占美国电力需求的9%，远高于当前的4%。
谷歌已与Kairos Power达成协议，计划采购500兆瓦的SMR电力，目标是2035年在田纳西州投产首个反应堆。数据中心运营商Equinix也在2024年与Oklo公司（OpenAI创始人Sam Altman支持的初创企业）签约采购500兆瓦电力，并预订了20座Radiant Nuclear的微型反应堆。然而，这些项目均未获得美国核管理委员会的运营许可。
图3：Oklo拟议的Aurora Powerhouse效果图
小型模块化核反应堆安全吗？
核能的公众形象因历史上的重大事故而受损，例如2011年日本福岛第一核电站的三座反应堆熔毁事故。那次事故由地震和海啸引发，电力中断导致冷却水泵失灵，燃料棒暴露后与水蒸气反应产生氢气，最终引发爆炸。
SMR的支持者认为，其设计更安全，采用了被动冷却系统，例如使用熔盐或液态金属代替水，降低运行压力，依靠自然过程（如重力）防止过热，减少对电力泵和人工干预的依赖。然而，SMR的小型化设计使其可能部署在靠近人口中心的地点，这可能增加事故或基础设施攻击的风险。此外，与传统核反应堆类似，SMR仍会产生需要安全储存数百年的长寿命核废料。
小型模块化核反应堆被寄予厚望，可能成为满足AI热潮能源需求和应对气候变化的双重解决方案。然而，其经济性、安全性及大规模部署的可行性仍需时间验证。在全球能源转型的赛道上，SMR能否成为“核能复兴”的先锋，或许将决定未来能源格局的走向。
原文链接：
https://energynow.com/2025/09/perspective-can-small-nuclear-reactors-help-power-the-ai-boom-and-fight-climate-change/
本文已进行编译。
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