1.媒體來源:
科技新報
2.記者署名:
作者 藍 弋丰
3.完整新聞標題:
美國能源部資助 X-energy、TerraPower 共 1.6 億美元，發展小型先進模組化核電廠
4.完整新聞內文:
發布日期 2020 年 11 月 02 日 7:45 | 分類 核能 , 科技政策
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全球第三代核電廠發展已經走到死胡同，核分裂發電技術要繼續走下去，只能展望第四代
的小型模組化核電廠，美國能源部在 2020 年 5 月宣布先進反應爐示範計畫（Advanced
Reactor Demonstration Program，ARDP）希望推動小型模組化核電廠的發展，於 2020
年 10 月中宣布選擇兩個研發團隊，分別為 TerraPower、X-energy，各補貼 8,000 萬美
元，總共注資 1.6 億美元，希望推進第四代核能的發展。
美國能源部在 2020 年 5 月宣布的先進反應爐示範計畫，總計未來 7 年內將注資 32 億
美元給先進核能領域，2020 年剩下 2.3 億美元預算，計劃用來支持額外的核能示範計畫
，但 10 月中宣布支持的 TerraPower 、X-energy 兩家公司，能源部認為先進核能技術
領先群雄，本身也財務健全，能找到與能源部投注金額相匹配的資金，有能力在 7 年內
達成目標。
美國核產業正面臨青黃不接，由於第三代核電廠投資額過高，施工曠日廢時，使得核分裂
發電幾乎已經遭判死刑，美國如今面臨大量老舊核電廠本來申請延役卻因為經濟因素提早
關廠，新核電廠計畫逐一遭放棄，目前僅存美國南方電力公司 （Southern Company）在
喬治亞州的佛格妥核電廠（Plant Vogtle）新建反應爐案，但也嚴重超出工期與預算。
然而美國軍事上有大量核能應用，核工人才不能斷炊，第四代核電廠成為核能產業續命的
重要希望。當前第三代核電廠滅亡的主因是大而無當，要籌集太高的資金，工期太長，安
全範圍太大所以廠址偏遠，也是工程費用提升的原因之一，這些在在讓投資人興趣缺缺。
美國能源部希望若是能小型化，這些根本問題能得到解決，第四代核電廠新創事業能夠在
美國盡快站穩腳步，銜接第三代核電廠，以免整個核工上下游產業鏈崩潰，之後還能進一
步外銷他國，與中、俄之間保持競爭優勢。
此次得到美國能源部資助的 TerraPower，成立於 2008 年，背後投資人包括微軟創辦人
比爾蓋茲，合作夥伴包括傳統核工大廠奇異日立核能（GE-Hitachi Nuclear Energy）、
美國最大建築工程公司貝泰（Bechtel），以及美國能源部的橡樹嶺國家實驗室 （Oak
Ridge National Laboratory），電力公司方面則與西北能源（Energy Northwes）、杜克
能源（Duke Energy）、南方電力（Southern Company）、太平洋電力集團（PacifiCorp
）合作。過去也曾在 2016 年取得能源部 4,000 萬美元需匹配資金。
TerraPower 與奇異日立核能合作開發的小型模組化核分裂反應爐名為「鈉」（Natrium）
反應爐，結合 TerraPower 原本的鈉冷快中子反應爐（Sodium-cooled Fast Reactor，
SFR）搭配熔鹽儲能。因為「鈉」反應爐的熱能輸出，高於發電能力 345 百萬瓦（
megawatt ）發電容量，多餘的熱能可利用熔鹽儲能儲存起來，當用電尖峰時，以熔鹽的
熱能驅動另一組發電渦輪，總計可達 500 百萬瓦的發電容量輸出，藉由這樣的設計，來
應對用電需求上下波動的基本問題。
第四代核電廠發展至今並不順利
「鈉」反應爐顧名思義，與過去主流輕水式、重水式反應爐的差異，就在於不是使用水，
而是以液態的金屬鈉為冷卻劑，反應堆溫度更高，有更多快中子反應，一旦發生意外事故
，反應堆自然冷卻後，無法維持反應溫度，就會自動停止反應，有被動安全效果。
X-energy 則成立於 2009 年，採用球床反應爐（Pebble bed reactor，PBR）設計，球床
反應爐的燃料包覆在石墨中製作成圓球形，暱稱為「卵石」，圓球與圓球中間有空間可以
通氣，與傳統重水式或 TerraPower 的液態鈉不同，採用惰性氣體或接近惰性氣體為冷卻
劑，也就是氣冷式設計。
球床反應爐反應溫度同樣比輕水反應爐的運作溫度更高，反應較有效率，但燃料密度較低
，沒有系統機制協助下，產生的熱能少於溢散的熱能，在發生意外停止運作時，會逐漸降
溫，不會發生爐心熔毀，也是具有被動性安全設計。球床反應爐的另一個優點是，燃料球
不需停機就能依序更換，所以不需要如傳統核反應爐，每幾年就得關閉數週更換燃料棒。
雖然理論上球床反應爐有以上優點，但是過去實際運作，德國第二個測試爐運作 4 年就
發生意外停機，之後德國的研究停擺，換中國興致勃勃，但小規模測試後，2012 年開工
的 250 百萬瓦發電容量的石島灣核電廠，原本計劃 2017 年完工上線，卻面臨工期一延
再延，如今華能集團稱 2021 年計劃進行反應堆首次裝料。
X-energy 的 XE-100 球床反應爐發電容量為 80 百萬瓦，反應爐零部件都將在工廠預先
製作，現地組裝，降低設計複雜度同時減低施工成本與縮短工期，也有利於規模量產，可
結合 4 個以上單位達到 320 百萬瓦以上發電容量。針對床床反應爐最為人擔憂的燃料球
可能破損造成核外洩問題，則開發三層結構的燃料球改善安全性。XE-100 球床反應爐也
同樣能以儲熱的方式儲存能源。
X-energy 過去 2016 曾得到 5 年 5,300 萬美元的能源部資金，並與南方電力的核能部
門合作，其他合作夥伴包括美國海軍核子潛艇與航空母艦核動力開發商 BWX Technology
、國防航太與海事等先進工程解決方案商 Teledyne-Brown Engineering、碳材料大廠西
格里集團（SGL Group）、奧勒岡州立大學、愛達荷國家實驗室，以及球床反應爐技術的
誕生處：橡樹嶺國家實驗室 。
第四代核電廠發展至今並不順利，2018 年跨原子（Transatomic）宣布停業，其他開發商
也至今尚未能有可商用生產的反應爐。2007 年成立的新規模電力（ NuScale Power）於
2020 年 9 月取得美國聯邦許可，但其第一個 50 百萬瓦反應爐預計要到 2027 才完工
，若沒有工期延長。
在國家戰略需求下，美國能源部對於第四代核電廠的發展越來越積極，大有恨鐵不成鋼的
感覺，但是隨著可再生能源的價格仍在持續下降，核能的商用經濟價值也越來越受懷疑，
最終恐怕還是只能接受國家補助，侷限於軍事用途。
DOE Awards $160M to TerraPower and X-Energy to Build Advanced Nuclear Plants
（首圖來源：pixabay）
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https://reurl.cc/ldXjlj
6.備註:
三代核電還是非常的有希望。法國的EPR與中國的華龍一號均有機組還在興建。