資本實驗室·今日創新觀察
聚焦前沿科技創新與傳統產業升級
核能的優勢自不待言。通過利用原子裂變技術，核能可以從工業過程到家庭用電，為之提供可靠而豐富的低碳能源供應，也是對抗全球變暖的福音。
但眾所周知，這項技術也面臨許多障礙：高昂的資本成本、公眾對安全的擔憂、對核廢料長期管理的質疑，以及武器級裂變材料擴散的可能性都是核能產業不得不面臨的重要問題。
即使是能源巨頭，也難以避免發展核能之痛。要知道，擁有100多年曆史的工業集團西屋電氣（Westinghouse）就是在失敗的核項目中投入近90億美元,而後飽受成本超支困擾，並負債高昂而在2017年申請破產。
但是，核能產業的拐點正在出現，上述因素的結合也加快了開發新型核技術的努力。這些新技術的開發者旨在減輕核技術最緊迫的挑戰，同時保持其優勢。
在此過程中，創業公司正在成為重要的參與者。這些公司旨在降低核能技術開發的成本與風險，更好地滿足日益增長的低碳能源需求，以振興發展緩慢的核工業（目前大多數核反應堆的設計都基於70年代的設計）。
從技術路徑來看，創業公司主要涵蓋三種新型核反應堆的設計和應用：熔鹽反應堆、行波反應堆和小型模塊化反應堆。
1.熔鹽反應堆有望提高安全性
在上述三個領域中，從事熔鹽反應堆（Molten salt reactor，MSR）研發的公司吸收了大部分風險投資。據CB Insights統計，該領域目前有6家創業公司得到風險資本的支持，總融資額為6400萬美元。
在當前的核能行業，輕水反應堆（light water reactor, LWR）是目前核電站的典型反應堆設計方式。與這項傳統技術相比，熔鹽反應堆在安全和效率方面擁有多種優勢：
與輕水堆設計中的加壓水相比，熔鹽堆設計依賴於液體燃料和熔鹽冷卻劑的組合。熔鹽冷卻劑允許反應堆在相對較低的壓力下運行，可降低發生事故的風險。此外，許多熔鹽反應堆在設計上有助於減輕擴散和安全風險。
Terrestrial Energy是該領域融資最多的公司，致力於將熔鹽反應堆技術推向市場。公司成立於2013年，藉助美國能源部研發部門ARPA-E提供的3900萬美元資金和支持，已經實現了幾個重要的里程碑。
例如，2019年2月，該公司與加拿大核實驗室完成了一項可行性研究，以確定商業核電站的選址。此外，公司預計採用其“整體熔鹽反應堆（Integral Molten Salt Reactors）”技術的首座商業發電廠將在2020年代建成並投入使用；通過與其工業夥伴的合作，還可以部署數百個這樣的發電廠。
值得注意的是，其反應堆設計主要用於消費性發電和工業供熱。許多工業過程，如金屬冶煉，需要非常高的熱量，而包括傳統核能在內的大多數低碳能源都無法提供這種熱量。據該公司稱，它的反應堆能夠在5公里的距離內輸送高達600攝氏度的溫度，這一能力將使它比許多其他形式的能源生產更具優勢。
然而，一家創業公司能否具備建造一個原型反應堆的能力，更不用說將其推向市場，目前還沒有得到證實，而相關公司已經在前進的道路上“折戟沉沙”。例如，最知名的熔鹽反應堆技術創業公司，
Transatomic Power在未能於合理時間內確定建造反應堆的方法後，於2018年9月暫停運營。該公司曾獲得著名風投Founders Fund的融資。2.行波反應堆將乏燃料循環成新能源
TerraPower是一家建立在美國國家實驗室相關設計基礎上的創業公司。這家公司曾在2010年獲得3500萬美元B輪融資，投資者包括科斯拉風投（Khosla Ventures）和比爾·蓋茨等。
TerraPower聚焦於行波反應堆（traveling wave reactor，TWR）研發，一種使用貧化鈾作為燃料的設計方法。
這種技術使用貧化鈾和濃縮鈾的組合來驅動一種反應，通過將貧化鈾轉化為可用的鈈，從而為反應堆添加額外的燃料。通過消耗貧化鈾，行波反應堆有助於減少全球核廢料庫存，並減輕核廢料會帶來的環境汙染與擴散風險。
據悉，在2019年8月，該公司的熔融氯化物快速反應堆（MCFR）項目實現了重要突破：在該公司位於華盛頓貝爾維尤的實驗室進行了超過1000小時的等溫循環泵送操作。
3.小型模塊化反應堆降低成本
小型模塊化反應堆（Small modular reactors，SMR）由傳統的輕水反應堆技術提供動力，其規模縮小到遠小於典型的核電項目，而如今的核電項目通常需要建設大量的基礎設施。
更小、更靈活的小型模塊化反應堆設計可以超越傳統、大型集中設備能夠覆蓋的能源供給範圍。同時，該領域的設計在規模和安全性方面提供了創新，其目標是允許安全、廉價的反應堆用於工業和住宅用途。
目前，小型模塊化反應堆已經被部署在航空母艦和潛艇等軍事環境，但還沒有被用於提供商業能源。
Nuscale是一家致力於將該項技術引入商業市場的創業公司。公司在工廠製造小型模塊化反應堆並在現場組裝，其目的是提高傳統組裝方法的效率，並擴大其應用範圍。
公司正在開發一種新型模塊化輕水反應堆，使用更安全、更小、可擴展的壓水反應堆技術，每個反應堆可產生60兆瓦的電力。一個發電廠可容納12個反應堆，總髮電量可達720兆瓦。
據公司稱，其模塊化反應堆適合各種平臺，包括基本負荷電力、對可再生能源的負荷跟蹤支持、高可靠性的微電網，以及區域供熱、海水淡化和其他工業用途的工藝用熱或蒸汽等用途。
公司目前正與美國猶他州市政電力系統合作，將在2026年前安裝一個SMR電廠。此外，Nuscale還得到了核能工程和技術服務提供商Enercon的支持，以更好地將其設計與產品推向市場。
總體而言，上述公司進入了一個技術、市場都尚在驗證的領域，而這些公司的融資與傳統核能技術項目的投入相比，也只是“九牛一毛”。但是，這些公司從大的方向上來說，開闢的是更為靈活、安全、環保的核能市場，他們的未來表現值得長期關注。（參考信息：CB Insights，Terrestrial Energy，TerraPower，Nuscale）
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