美國小型核反應堆潛力分析：可透過重工業及氫氣生產實現盈利

小型核反應堆在開放電力市場中無法與廉價可再生能源及大型傳統電廠競爭。它們在美國的財務生存依賴於為重型製造中心供電及生產清潔氫氣。這是《自然通訊》上發表的一項新分析結果。密歇根大學的研究人員研究了小型模組化反應堆（SMRs）的商業案例，旨在繪製出這些緊湊系統在不被不斷上升的建設成本壓垮的情況下，能夠實現盈利的地區。「目前對於核能及小型模組化反應堆的部署有著強勁的動力，但這項研究提供了首個全面分析，指出在哪裡實際上建設和運作它們具有商業意義。」

密歇根大學核工程及放射科學副教授及研究合著者布蘭登·科庫納斯（Brendan Kochunas）表示。

小型模組化反應堆的優勢

傳統核電廠需要在現場進行大規模、量身定製的土木工程建設。小型模組化反應堆則採用流水線的方式生產。這些緊湊單元可在集中工廠中製造，並通過鐵路或駁船運輸，然後以集羣方式安裝。因此，小型模組化反應堆允許運營商根據特定地點的需求調整能源產生的規模。這些系統的一個主要操作優勢是它們能夠驅動水分解化學反應。通過穩定地同時產生高溫熱能和電力，小型模組化反應堆可以運行熱能和電化學過程，從水分子中去除氫原子。

這種清潔氫氣可以替代在多個難以減排的工業操作中使用的化石氣體。

清潔氫氣的市場潛力

密歇根大學和愛達荷國家實驗室的研究人員評估了這種熱能整合在美國工業足跡上的表現。研究小組為 34 個氨合成廠、9 個鋼鐵廠、47 個石油煉油廠及近 1,000 個需要過程熱能的製造場所建模了能源需求輪廓。結果顯示，氫氣密集型製造提供了小型模組化反應堆最可行的操作環境。氨製造和石油煉油需要持續、高容量的氫氣原料以及穩定的熱能。小型模組化反應堆可以直接與這些設施相連作為共設的電力和熱能單元，消除了長距離管道網絡中運輸不穩定氫氣的需求。

在聯邦氫氣生產稅收抵免的支持下，該計劃可為每公斤清潔燃料支付高達 US$3 (約 HK$23)，這些工廠的安裝立即變得可行。在初步部署階段，模型顯示小型模組化反應堆可以提供 91 千兆瓦電的產能。隨著大規模製造的改善和建設技術的成熟，第二波安裝可達 171.9 千兆瓦電，幾乎是美國目前運行的核能產能的兩倍。這一機械轉變可能會改變工業脫碳的格局。2020 年，美國工業設施排放了 1,360 百萬公噸的二氧化碳。

為這些操作供應核能產生的熱能和氫氣，將使這些排放在兩個生產週期內減少多達 14%。

全球有數十種小型模組化反應堆設計正在開發中，但尚未有任何設計在美國投入商業運營。重型工業廠提供了一個受控的測試環境，這些模組化設計可以在此證明其熱能可靠性。一旦建立工廠製造線，並降低生產成本，工程師便可以開始調整技術，以適應更廣泛的電力網絡。

小型核反應堆在工業脫碳中的角色

小型模組化反應堆的發展對於美國工業脫碳具有重要意義。隨著對清潔能源需求的增加，這些反應堆提供了一種靈活且高效的能源解決方案，尤其是在氫氣生產方面。透過直接供應熱能和氫氣，小型模組化反應堆不僅能提高能源效率，還能減少工業排放，推動可持續發展。這些技術的成功實施可能會改變傳統能源結構，並促進更廣泛的清潔能源轉型。