文 | 钛资本研究院
核聚变被视为"终极能源"，其意义不仅在于提供零碳基荷电力，更在于为未来数据中心和 AI 算力需求奠定能源底座。
与此同时，核裂变技术同样迎来窗口期，科技巨头正联合小型模块化反应堆（SMR）及核聚变公司，为数据中心量身定制供能方案，裂变商业化或比聚变更早落地。
SMR作为新一代核裂变反应堆是为快速增长的数据中心和AI能源需求提供重要补充的供能模式，美国已掀起SMR的投资热潮。本期，钛资本特别邀请中国首批SMR创业公司——上海钧合原子科技有限公司创始人田佳树进行分享，他是资深核工业专家，拥有30 余年核工业履历，兼具技术深度与工程管理广度，曾任中国核安全专家委委员，国际原子能机构IAEA核安全顾问，中核集团副总工，中广核集团副总工, 华龙国际核电总经理。
本次会议由钛资本董事总经理吴凯主持，他长期关注可控核聚变、智慧汽车、前沿科技、专精特新领域。以下为实录分享：
小型模块化反应堆（SMR）的全球背景及动态
2023 年 12 月第 28 届联合国气候大会上，美国能源部发起的核能声明获近 30 国加入，首次将核能作为大会主题，提出 2050 年全球核能装机需达当前三倍（从 4 亿千瓦增至超 10 亿千瓦），其中小型反应堆（小堆）将占新增容量的三分之一，发展空间约 3 亿千瓦。
从当前全球空间来看，有439 台运行核电机组，占总发电量 9%，在建 69 台。美国以约 100 台运行机组居首，中国则有 30 多台在建机组领先全球。
政策层面，美国将核能领先设为国家战略，2024 年 5 月出台四项行政命令简化监管、强化供应链，目标 2050 年装机从 1 亿千瓦增至 4 亿千瓦，并拨款 32 亿美元支持先进反应堆研发，其中 8 亿美元用于第三代加小型模块化反应堆部署。法国核电占比超 70%，电价低廉且对外出口，正自主研发小型模块化反应堆并与日本合作开发第四代钠快堆。英国近年重启核能发展，计划 2050 年装机翻倍至电力占比 25%，依托小型模块化反应堆推动工业现代化，目标占据全球小堆市场 25%。韩国投入 18.3 亿研发 ISMR 商业化。
在中国，政府持续推进高温气冷堆、快堆等示范项目，2024 年明确支持第四代核电、小型模块化反应堆等前沿技术攻关。目前中国在运和在建机组共 102 台，数量全球第一，预计 2030 年装机超美国，2060 年达 4 亿千瓦以支撑碳中和目标。
核能自1950年代和平利用以来，已走过四代技术路线。
第一代为1950-1960年代美苏原型堆；
第二代是1970-1990年代全球大规模商业电站，后因1979年三里岛事故进入冰封期；
第三代在1990年代后以提高安全性为核心，推出AP1000、EPR、华龙一号等型号，又因2011年福岛事故衍生"三代+"，增加抗大飞机撞击与双安全壳，造价抬升10-20%。
第四代的概念2000年由美国能源部联合27国发起，目标2030-2060年间实现更安全、经济、可持续、防扩散的六种堆型：钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超高温气冷堆、超临界水堆、熔盐堆。其中超高温气冷堆出口温度950-1000 ℃，可直接热解海水制氢；铅冷快堆850 ℃，小型化潜力大；熔盐堆700-800 ℃，固有安全性高但腐蚀问题突出；钠冷快堆550 ℃，最接近工业示范；超临界水堆因技术继承性好但关注度下降；气冷快堆受众面小，推进积极性不高。
小型模块化反应堆的技术优势及应用前景
国际原子能机构将小型堆（SMR）归为先进核能系统，定义为在三代加和四代技术基础上的小型化、模块化设计，功率在300兆瓦电以下，含微型堆（10兆瓦以下）。
在技术适配性上，水堆可做小型化但难以实现微型化；气冷堆、液态金属冷却快中子堆及熔岩堆则既能做小型堆也能做微堆。据国际核能署2024 年 7 月报告，全球现有 127 种公开的小型模块化反应堆设计方案，51 种进入许可审查流程，81% 获投资方承诺，但仅 7 种处于运行或在建状态。其中，俄罗斯浮动式核电站和中国石岛湾高温气冷堆示范项目已运行；中国 "玲龙一号"（ACP100）计划 2026 年建成，将成陆上压水堆首个示范项目。
技术成熟度方面，水冷堆（24 种）和高温气冷堆（18 种）因有示范项目领先，金属冷却堆、熔岩堆等多处于基础研究或样机开发阶段。
1、小型模块化反应堆的显著优势
l灵活性强：单机组投资小、占地少，可通过模块化数量调整实现滚动发展，建造工期仅2-3 年，支持分期建设及独立组网 / 并网；
l安全性高：采用先进燃料与非能动设计，消除堆芯熔化隐患，超50% 设备标准化预制优化了工程质量与成本；
l经济性强，目标成本控制在比大型堆高10%-20%，总投资小、工期短的特点适合小型电力公司滚动开发。
l应用场景丰富：除发电、供热、制氢外，还涵盖数据中心、高耗能工业园区及离网用户等。然而，目前尚无建成项目的可比数据，行业正通过缩短工期、简化系统、模块化制造等方式降低造价，其经济性随功率增大而提升，呈现10 兆瓦到 300 兆瓦功率区间的规模效应趋势。
2、小型模块化反应堆的应用前景
数据中心供电：数据中心的能耗问题日益突出，2022年全球数据中心耗电量已达4460亿度，相当于日本全年用电量，且增速迅猛。预计到2030年，全球数据中心耗电量将超过1.5万亿度，2040年可能达到3万亿度。中国数据中心耗电增长同样惊人，2024年已超过500亿度，2030年预期达到5000亿度，2040年可能翻倍至1万亿度。若用小型堆为数据中心供电，其需求量可能呈指数级增长，从2030年的4台增至2040年的150台。若中国内陆核电站大堆无法进入，SMR可能有2亿千瓦发展空间，相当于2000台10万千瓦机组。
工业园区：工业园区需要大规模稳定的电源或热源，小型堆作为离网或隔墙电源，靠近用户，成本更低。传统化石能源电厂面临转型升级，小型堆被视为替代火电锅炉或天然气发电的理想选择。美国能源部及国际原子能机构等机构对比后，认为SMR在技术、安全、环境和成本方面表现优异。
海上及边远地区：小型堆还可用于海岛、边远地区、边防哨所及无陆地的岛国，如新加坡、英国、马来西亚等，解决其用能需求。俄罗斯的浮动式核电站已在西伯利亚供电，未来SMR也可替代海上钻井平台的石油重油供电。
上海钧合原子科技有限公司专注于SMR研发，拥有三种产品：百兆瓦级压水堆（技术成熟，有良好工业基础）、50兆瓦高温气冷堆（吸取经验教训，采用国际先进设计，计划5-10年具备市场化应用条件）以及满足特殊用途的热管微堆。
小型模块化反应堆的投资机会
自2000年以来，美国小型堆初创公司已发展15年，2020年后如雨后春笋般涌现。2022年后，资本市场对其兴趣大增，尤其是2024年下半年至2025年，特朗普政府支持下，资本界对小型堆投资力度显著加大。
目前，美国已有三家小型堆创投公司上市，尽管这些公司尚未有营收或示范项目落地，但其估值仍在不断攀升：
1、NuScale（小型模块化核反应堆技术的领先者）：2007年成立，是唯一通过美国监管机构认可的设计方案。2022年5月上市，融资4.13亿美元，估值19亿美元。目前得到美国政府资助2.66亿美元，用于三代加堆项目。
1、X-Energy司：成立于2009年，主要开展高温气冷堆Xe-100和TrisoX燃料；未上市，通过私人融资获得大量资金，得到政府支持。
2、Terra-Power：成立于2006年，2008年完成首轮融資，是目前国际影响力较大的先进核能开发商；比尔·盖茨创立并担任董事局主席并得到美国政府大力支持；
3、Kairos Power：成立于2016年，是目前美国液态氟盐冷却高温堆（FHR）技术路线推进最积极、试验验证体系最完善的小堆公司之一，已得到了美国能源部和国防部的支持；
这些公司通过公开渠道获得投资，具有较为丰厚的技术积累，融资能力强，部分公司融资额度超过10亿美元，且并不急于上市。
整体来看，小型模块化核反应堆（SMR）具有技术优势、发展机遇、经济模式、中国竞争力及市场潜力的五大核心优势：
1、技术优势显著：小型模块化反应堆具有科学固有安全、投资少见效快、部署灵活和应用场景广泛等特点，结合了大型核电站建设经验，是核能技术创新和低碳能源的优先方案，在电网稳定性方面具有不可替代的地位。
2、发展机遇良好：未来十年是小型模块化反应堆技术研发和推广的重要窗口期。主要技术公司计划2030 年建成示范项目，2035 年后大规模推广。世界各国在政策法规和监管方面给予支持，如美国国会要求核管会限期提出审管策略。
3、经济模式不同：与大型核电站散件采购、现场组装的模式不同，小型模块化反应堆采用小型化标准化工厂预制，需30 至 50 台机组的批量化生产才有经济性，是一种薄利多销的批发经济模式。
4、中国竞争力强：中国有国家政策支持核电长期发展，拥有完整核科技和工业体系，经过40 年发展，工程能力和装备制造能力世界领先。且中国核电市场空间巨大，预计到 2050 年全球核电总装机增加八亿，中国市场潜力可观。
5、市场潜力巨大：国际机构预计到2050 年小型模块化反应堆有三亿千瓦的发展空间，若按国内华龙一号投资规模估算，将有 6 万亿直接投资市场空间。
全球对核电发展看好，小型模块化反应堆（SMR）被认为是可替代化石能源、与新能源互补的技术，具有天时、地利、人和的优势。尽管存在技术挑战，但机遇与挑战并存。中国在压水堆在高温气水堆方面已经建成了示范项目和工业化基础，中国在SMR领域的商业化时点预计在2030年至2032年。目前，中核集团的玲珑一号示范项目预计2026年建成，若成功，将为后续批量化建设奠定基础。通过示范项目验证后，有望在2035年后实现大规模推广。
A：发展障碍：小型堆在中国的发展主要面临技术成熟度和经济性的挑战。目前，高温气冷堆示范项目已建成，但其经济性仍需改进。国家政策明确支持小型堆的示范和验证，不存在政策障碍。
燃料获取：小型堆的燃料供应与大型堆类似，主要取决于所选用的燃料类型。如果选用成熟燃料，供应没有问题；若开发新燃料，则需要经过长时间的验证。
国家政策：明确支持小型堆的发展，鼓励民营资本进入核能领域，新核准的核电项目要求民营资本投资比例不低于10%。这表明国家对民营资本的参与持开放态度，希望推动核能领域的市场化和多元化发展。
Q： 小型堆的经济性劣势如何弥补？
A：小型堆通过缩短建设周期、简化系统设计、采用模块化建造等方式降低成本。与大型堆相比，小型堆的单位千瓦投资成本有望降低到与大型堆相当的水平。
降低成本措施如通过将小型堆的建设周期目标控制在36个月以内，减少资金成本；通过标准化设计和批量化生产，降低单位造价。通过减少设备总量，简化系统降低采购成本，以非能动设计降低安全系统的复杂性和成本。
Q：在避免严重事故方面，小型堆需要考虑的主要技术措施有哪些？
A：小型堆在设计上尽量避免堆芯熔化的可能性，通过燃料、堆芯、冷却系统的设计，确保堆芯不会熔化。小型堆的安全性更高，因为其系统简化和非能动设计减少了事故的可能性。如果堆芯熔化，放射性也不会释放到环境中。小型堆的安全性措施包括一体化设计、非能动冷却、燃料颗粒技术等，这些措施确保了堆芯的安全性。
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