核能技術有突破 高成本是最大挑戰！美中俄競逐各有盤算
發表於 2024-07-29 00:00 作者： 區塊鏈情報速遞pro
目前全球新建核能電廠中，七成都是由中、俄兩國所打造；美國則採施工更快的小型核電廠設計，一場核能主導權競爭才剛剛開始。當各國相繼宣布淨零碳排時程，核能產業的主導權，也成為美中等大國地緣政治角力的新戰場。
我是廣告 請繼續往下閱讀 按照國際原子能總署的統計，目前全世界擁有最多運作中核子反應爐的國家，分別為美國、法國、俄國、中國和韓國，都是有工業化基礎的國家；其中，美國更擁有94座反應爐。
中俄製造 全球7成新機組
但再攤開全球興建中核子反應爐數量名單，卻又是另一幅景象。根據《財訊》雙週刊報導，從第一名到第五名分別為中國、印度、土耳其、埃及和俄羅斯，光是中國就有25座反應爐正在興建。
2023年6月，日本經濟新聞報導指出，「全球7成新建的核能機組將由中、俄製造」。這是因為，2011年日本福島核災發生後，美、日、歐都調整了新建核電站的計畫，興建中核電廠突然大幅減少，使歐美核電產業受到重創。例如，2017年西屋電氣因核能事業嚴重虧損，聲請破產保護；法國核電大廠阿海琺（AREVA），在福島核災後多座核電廠興建計畫被迫叫停，2016年重整，更名為ORANO。
過去20年，歐美核能產業雖然推出更安全的新核能電廠設計，卻面臨競爭力流失，製造成本高漲的挑戰。從芬蘭近年完工發電的Olkiluoto 3核能電廠就能看出端倪。
清華大學核工所教授葉宗洸接受本刊採訪時分析，Olkiluoto 3核電廠採用被稱為歐洲壓水式反應爐（EPR）的設計，比美國主流的第3代核電廠加入更多被動安全設計。例如福島核電廠是因海嘯造成廠區停電後，無法啟動冷卻系統，爐心溫度不斷上升，最終導致冷卻水與燃料護套在高熱下發生劇烈反應並產出大量氫氣，導致氫爆。
葉宗洸解釋指出，在 Olkiluoto 3的設計中，將大量緊急用冷卻水置於反應爐上方，即使廠區停電，只要打開閥門，仍能順利為原子爐降溫並安全停機，「這種設計讓發生核災的機率，較前一代小一個數量級」。
但是，Olkiluoto 3從2005年開始興建，原本預計2009年完工，因為品質控制問題，2023年才正式運轉。
歐洲製造業供應鏈競爭力下滑，恐怕也是原因之一。葉宗洸表示，反應爐的興建成本和興建時間成正比，芬蘭花十幾年時間建置反應爐，以致成本大增，其他國家以同樣設計建置反應爐，只花6、7年，成本就低得多。
Olkiluoto 3代表的是過去大型核電站的思維，這座核電廠額定發電量1千6百MWe（百萬瓦），是台灣核一廠單一機組的兩倍多，也比核四一部機組發電量還大。葉宗洸表示，這是因為從實務上，設計者希望能用一部大型機組取代兩、三部中小型機組，降低總建置成本，提高效率。
但大型核電廠不斷上升的成本，顯示舊思維的經濟效益無法提升。這幾年，美國政府開始採取新作法，提高在核能領域的競爭力。
▲全球核子反應爐數量國家排名（圖／財訊雙週刊提供）
美國除了去年在COP 28峰會上簽署多國宣言，支持在1950年前，將全世界核能容量增加2倍，並開發新的核反應爐設計，延長現有的核能電廠使用年限。今年5月29日，美國白宮更發出聲明表示，核能佔美國發電量19%，是一個擁有6萬名工作者的產業，因此為了達到2035年淨零碳排的目標，除了風能和太陽能等再生能源，美國也將加強核能產業。
小型模組化反應爐（SMR）便是在這樣的背景下開始成長，其中最值得注意的公司是美國的NuScale。這家公司是在美國能源部、愛達荷國家實驗室和奧勒岡州立大學提供技術下，於2007年成立。他們開發出小型模組化壓水式反應器，單機發電功率達77MW（百萬瓦），名為VOYGR的小型模組化反應爐。2020年，美國核管會（NRC）核准NuScale US6000設計，這也是美國核管會第一件批准的小型模組化反應爐。
根據《財訊》雙週刊報導，這種設計的好處是，零組件可以在工廠裡製作，如能大量生產，可避免大型核電廠興建工期太長，導致成本過高的問題。葉宗洸表示，由於規模更小，小型核電廠甚至可以用空氣降溫，比起只能靠水散熱的大型核電機組更為安全。
這家公司更得到美國總統拜登的支持。去年五月，拜登在日本廣島舉行的G7峰會上表示，將提供2.75億美元的資金，讓羅馬尼亞電力公司採用NuScale設計的VOYGR小型模組化反應爐。其實在去年四月時，美韓能源部長會議上，兩國宣布合作進入民用核電市場，合作項目之一，就是韓國鬥山能源為NuScale提供供應鏈支援，打造相關零組件。美國還打算向泰國、菲律賓銷售小型核電廠，力抗中俄的核能外交。
警鐘敲響 高額電價成問題
但去年11月，美國猶他州的電力公司UAMPS宣布和NuScale解約。雙方原本簽約在愛達荷州打造一座小型核電廠，在2029年投入營運，這原本會是美國第一座小型核電廠。
美國媒體報導，2022年11月，「警鐘就已經敲響」。當時一份報告中指出，「該項目的成本從每百萬瓦五十五美元，飆升至令人震驚的90至1百美元。」用戶不願意接受過高的電價，正是這項計畫結束的主因。
不過，就像核能版的半導體大戰，NuScale即使失敗，還有西屋、GE、Holtec等公司雄心勃勃準備推出新計畫，波蘭等美國盟友也表現高度興趣，各國都積極打造自己的核能技術。
《財訊》雙週刊指出，中俄對外輸出核能技術，讓印度、埃及、土耳其，以及阿根廷等需要能源的國家，必須在美俄陣營中尋求平衡。美國白宮今年的宣告，代表美國將用新策略進軍核能產業。核能不只是將本求利的產業，更是大國施展影響力，競逐新商機的戰場。
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但再攤開全球興建中核子反應爐數量名單，卻又是另一幅景象。根據《財訊》雙週刊報導，從第一名到第五名分別為中國、印度、土耳其、埃及和俄羅斯，光是中國就有25座反應爐正在興建。
2023年6月，日本經濟新聞報導指出，「全球7成新建的核能機組將由中、俄製造」。這是因為，2011年日本福島核災發生後，美、日、歐都調整了新建核電站的計畫，興建中核電廠突然大幅減少，使歐美核電產業受到重創。例如，2017年西屋電氣因核能事業嚴重虧損，聲請破產保護；法國核電大廠阿海琺（AREVA），在福島核災後多座核電廠興建計畫被迫叫停，2016年重整，更名為ORANO。
過去20年，歐美核能產業雖然推出更安全的新核能電廠設計，卻面臨競爭力流失，製造成本高漲的挑戰。從芬蘭近年完工發電的Olkiluoto 3核能電廠就能看出端倪。
清華大學核工所教授葉宗洸接受本刊採訪時分析，Olkiluoto 3核電廠採用被稱為歐洲壓水式反應爐（EPR）的設計，比美國主流的第3代核電廠加入更多被動安全設計。例如福島核電廠是因海嘯造成廠區停電後，無法啟動冷卻系統，爐心溫度不斷上升，最終導致冷卻水與燃料護套在高熱下發生劇烈反應並產出大量氫氣，導致氫爆。
葉宗洸解釋指出，在 Olkiluoto 3的設計中，將大量緊急用冷卻水置於反應爐上方，即使廠區停電，只要打開閥門，仍能順利為原子爐降溫並安全停機，「這種設計讓發生核災的機率，較前一代小一個數量級」。
但是，Olkiluoto 3從2005年開始興建，原本預計2009年完工，因為品質控制問題，2023年才正式運轉。
歐洲製造業供應鏈競爭力下滑，恐怕也是原因之一。葉宗洸表示，反應爐的興建成本和興建時間成正比，芬蘭花十幾年時間建置反應爐，以致成本大增，其他國家以同樣設計建置反應爐，只花6、7年，成本就低得多。
Olkiluoto 3代表的是過去大型核電站的思維，這座核電廠額定發電量1千6百MWe（百萬瓦），是台灣核一廠單一機組的兩倍多，也比核四一部機組發電量還大。葉宗洸表示，這是因為從實務上，設計者希望能用一部大型機組取代兩、三部中小型機組，降低總建置成本，提高效率。
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小型模組化反應爐（SMR）便是在這樣的背景下開始成長，其中最值得注意的公司是美國的NuScale。這家公司是在美國能源部、愛達荷國家實驗室和奧勒岡州立大學提供技術下，於2007年成立。他們開發出小型模組化壓水式反應器，單機發電功率達77MW（百萬瓦），名為VOYGR的小型模組化反應爐。2020年，美國核管會（NRC）核准NuScale US6000設計，這也是美國核管會第一件批准的小型模組化反應爐。
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