通用电气日立核能公司（GEH）总裁兼首席执行官杰伊?威尔曼（Jay Wileman）在接受记者专访时表示，作为脱碳世界的关键性支柱，核能的未来将取决于其对世界快速发展变化的适应能力，该行业必须注重成本、稳定、可靠性和经验，以巩固转型后的地位。
1、核电扩建挑战
威尔曼说，全球核电厂供电量已超过400 GW，核电不仅稳定，而且基本独立于其他燃料市场之外，价格波动小且相对低廉。可以说，核电在全球能源安全方面发挥着重要作用。
为了实现应对气候变化的能源目标，核电必须要进行扩建，在核电扩建过程中，各种挑战也必定纷至沓来。
首先，需要全球450个反应堆的安装基数保持在线，既要最大限度地提高它们的寿命产出，又要使它们的商业应用多样化——不仅局限于发电。
“如果保持不了核电基数，将使核能在实现碳排放目标的道路上倒退几十年。”
第二，利用“一流”技术建造新的核电站，重点是技术创新，以降低建设成本和建设进度，并确保运行的可靠性和安全性。
“从历史上看，核能建设成本一直居高不下，其主要特点就是项目持续时间长和不确定性。”
但威尔曼同时建议，各国政府还应资助研究、开发和示范项目，以确保早日实现小型模块堆（SMR）和先进堆。私营部门也应在创新开发降低成本，堆型简化方面发挥作用，推动电力成本下降。
2、BWRX-300的巨大前景
BWRX-300堆型（图源：网络）
值得注意的是，加拿大安大略省发电公司（OPG）去年恢复了核电规划，并且计划最早2028年在克拉灵顿建造一座SMR电厂。该核电站是安大略省唯一持有未来新核电厂开发准备许可证的核电站，接下来将接受环境评估。
正是在此背景下，GEH一直对外宣传的BWRX-300 SMR前景，受到外界广泛看好。在克拉灵顿核电厂计划中，加拿大核安全委员会将在2024年前颁发建造许可证，并在2027年前颁发运营许可证。
10月，OPG公布了三家SMR开发商：GEH、陆地能源（Terrestrial Energy）和X-Energy，启动了该项目的高级工程设计工作。虽然OPG最近表示，还没有“绝对决定选这三家公司之一”，但预计将在今年年底选择一家供应商。
“我们很符合这个项目，”威尔曼对《能源》说，“我认为我们必须向OPG说明，我们带来的不仅仅是最好的技术，还有一个明确的未来。我们带来了我们所有的经验，同时也带来了我们的合作伙伴关系。在您建立和那些合作伙伴关系的过程中，他们与您的客户（我们）建立了60年、80年、100年的合作关系。”
GEH已经在加拿大建立了业务，并努力实现“本土化”，同时通过第一个在安大略省制造的SMR，提出了一个经济案例，在建设阶段创造超过10亿加元的生产总值影响力。
同时，GEH正率先在波兰部署BWRX-300的潜在应用，特别是与合成橡胶制造商Synthos SA合作，Synthos SA是波兰最大的化工原料生产商之一。
“很明显，‘我们’正在与爱沙尼亚、捷克共和国、英国和日本进行谈判。全世界都对SMR感兴趣，但近期目标是加拿大和美国。”
3、BWRX-300优势
小型模块堆SMR-160设计剖面图（图源：网络）
正如威尔曼所解释的，BWRX-300的一个关键卖点是降低施工成本和进度。
SMR和蒸汽轮机可以在同一个工厂中，采用改进的方法建造、组装，生产成一个模块运到现场，从而降低每兆瓦的投资成本。
GEH估计，BWRX-300 SMR设计与GEH的大型经济简化沸水堆（ESBWR）设计（BWRX-300由此衍生而来）相比，工厂布局减少了约90%，与大型反应堆相比，每兆瓦的建筑材料也减少了约50%。
“施工成本和进度优化方面，主要开发了包括隧道行业的竖井施工技术和第二代钢-混凝土复合模块技术。”
同时，它的ESBWR技术和整体隔离阀设计简化了许可证，使设计能够更快地满足关键监管里程碑。
威尔曼说，SMR的设计还采用了通用电气牵头与日立合资的Global Nuclear fuel（GNF）生产的现有燃料设计，得益于成熟的组件和供应链。
他说：“我们的目标是低于3000美元/千瓦，资本成本约为10亿美元，这在我们一些客户的资产负债表上比目前美国正在进行的一些建设要可行得多。”
所有这些，都使BWRX-300成为“风险最低、成本最具竞争力和最受青睐的SMR”。
4、产量多样化
辛克利角C项目（图源：网络）
威尔曼指出，也有许多其他相关工作正在进行中，开发核能的多用途应用，不仅是电力方面，还包括热能和化工生产，我们一直在努力实现产量的多样化。
他指出，实现核能未来成功的关键一点，是核能提供的超出基本负荷的发电能力。例如，正通过熔盐堆验证核能的灵活性问题。
“制氢将是关键。目前，已经有一台BWRX-300为通用电气联合循环燃气轮机的前端提供氢燃料，效果非常好。我甚至已经预想到我们在波兰或斯堪的纳维亚地区进行的工业供热。”
然而，威尔曼指出，一些关键技术问题仍需解决。
“SMR的涡轮机更接近小型燃煤电厂的涡轮机。但我们仍然需要在材料方面专门为SMR开发这种涡轮机，因为核电蒸汽压力和蒸汽温度条件与燃煤机组不同。我们正在努力为加拿大项目做好准备。”
目前，通用蒸汽动力（GE Steam Power）预计，大型核电站市场的机会将持续旺盛。通用电气的新立场文件预测，未来十年，新建核电站的年需求量将达到10 GW，未来发展非常乐观。
威尔曼说，这些核电站可能取代老化的核电厂。在英国，所有目前运行的核电站（赛斯韦尔（Sizewell）B项目除外）计划在2030年退役，3.2GW的辛克利角（Hinkley Point）C项目正在建设中，而3.2GW 赛斯韦尔C项目正在开发中。
他说，在法国，EDF正在探索用“现代、更强大”的EPR2反应堆取代早期发电技术的旧装置。
不过，大型核项目也在考虑中，比如波兰希望摆脱煤炭，沙特阿拉伯则建议到2040年，核能发电量可能达到17 GW。
提高一个机组的效率和可靠性也是至关重要的，“如今，世界上最强大的汽轮机（阿拉贝尔（Arabelle）汽轮机）正在中国台山核电站运行，每台机组发电量为1750 MW”。但辛克利角C项目“有望打破这一纪录，该机组汽轮机配有一个75英寸的末级叶片，每台机组可额外发电20 MW。”
5、提高输出效率
正如威尔曼所建议的那样，至少就目前而言，技术创新在努力提高现有核工业的效率和产量。
在现有机组中，这可能通过汽轮机改造来升级反应堆，使蒸汽流量增加，从而提高功率输出。威尔曼说，提高热功率额定值和改造典型的汽轮机和发电机，可以实现高达20%或更多的额外总功率输出。
他指出，自上世纪90年代初以来，通用电气沸水反应堆的火力发电升级运动“带来了相当于三座新的1500 MWe核电站的额外发电量”。
即使只是简单地改造一条典型的汽轮机轴系，而不改变反应堆流量，也可以实现额外2.5%至4%的总功率输出，并将汽轮机大修间隔时间延长到6年、8年或12年。对于寻求将运行许可证延长至80年的反应堆业主来说，这些改进在财政上尤其富有成效。
在燃料方面，燃料循环经济性也在不断提高。GNF——能源部（DOE）的一个项目——正在探索耐事故燃料（ATF），在测试其新的铁壳（IronClad）和装甲（ARMOR）技术方面取得了进展。
值得注意的是，去年12月，橡树岭国家实验室收到了第一批GNF开发的核燃料测试棒，这批测试棒在南方公司的埃德温·赫奇核电站使用了24个月。
威尔曼说，GNF也在追求更高的铀浓缩水平，以降低燃料负荷要求，减少乏燃料量，并将换料周期延长至30-36个月。
6、数字化的重大影响
也许过去十年中，核技术发展所带来的最大推动来自于数字化。
威尔曼指出，为了保持竞争力，正在努力降低运营和维护（O&M）成本的核电企业，现在可以使用资产绩效管理解决方案、预测分析和O&M流程自动化。
与此同时，威尔曼指出，GEH与GE Digital合作开发了大修计划（Outage Planning）和分析（OPA）软件，以简化整个核换料大修过程，包括计划、调度和执行。
威尔曼说，数字化也大大降低了SMR的成本。
到目前为止，GEH已经为BWRX-300创造了一个数字孪生体，由DOE的高级研究项目机构“智能核资产管理发电（GEMINA）”计划管理，该计划的目标是将O&M成本降低10倍。麻省理工学院目前也在签署合同，组装、验证和使用BWRX-300系统的高保真数字孪生系统。
