中國的「科技饑渴症」與全球能源革命，誰將改變誰？

EmTech China 峰會舉辦的第二天，即 1 月 29 日， MIT 核能實驗室負責人胡玲文發表演講，圍繞核能安全可靠和低排放的優點，暢談了未來核能發展的機遇。以下為整理後的演講全文：

今天我想介紹核能相關的背景，我們在實驗室的進展和我們一些最先進的反應器、反應堆的情況，我們怎麼樣應對氣候變化，怎麼樣處理環境的污染，以及怎麼樣抓住未來的核發展的一些機遇，如何通過最新的技術，能夠幫助我們更好地降低核能的成本，讓它更加可持續、並且降低成本。

我首先想和大家簡單地介紹一下核能在世界範圍內的發展。自上世紀 70 年代，美國和歐洲就開始利用核能進行發電。現在，核能提供了全世界超過 10% 的供電量。化石能源有價格不穩定的問題，核能沒有。因此發達國家在持續地發展核能，以美國為例，20% 的供電是來自於核能，同時美國有超過 100 所核電站，而歐洲以法國為例，70% 以上的電力生產都由核能提供。

從全世界範圍來看，歐美的核能發展在減速的同時，但從上世紀 90 年代開始，中國開始發展核能，而且這 20 年來，中國核電站數量的增長速度超過了歐美。在 2015 年的時候，中國的核電發電能力僅為美國的 1/4，如今在中國，總共有三十多座核電站，還有 20 所在建。中國核能的快速發展，就意味著中國的核電發展將領先世界，在 2030 年的預計圖中，中國的核電發電能力，將和美國持平，預計 10% 的電力由核電提供。

現在的核反應堆的技術，主要是基於輕水反應堆，該技術是上世紀 60-70 年代逐漸成熟的，基本上需要輕水來收集核能產生的熱量，進而推動汽輪機和發電機，其效率大概是 30-35% 左右。

未來，在 2030 年左右，我們可以期待第四代的反應堆的出現。它們的設計與傳統的反應堆不同，但核電的安全性、經濟效益將得到進一步改善。我們可以期待，高溫新型反應堆的能源轉化效率應該能夠提升 45% 以上。那麼下面我想和大家簡單的介紹幾個創新案例。首先是來自比爾·蓋茨投資的 Terra Power 的快速增殖行波反應堆。這種反應堆使用液態金屬鈉作為工質，可以顯著提升鈾的使用效率。

圖 | 胡玲文

第二類是熔鹽反應堆，其工質為高溫熔鹽，溫度可達 600-700℃。這種理念其實早在數十年前就在美國被提出來了，能源轉化效率能夠達到 45% 左右。幾年前，有人提出了 MCFR（熔融氯鹽快堆）與 IMSR（整體熔鹽堆）這兩種理念來提高鈾的整體使用效率。以上的兩種案例現在都獲得了投資，因為投資人意識到，核能是應對氣候變化的重要清潔能源形式。

昨天的 Emtech 大會上，我們聽到了很多新的技術，我們也在考慮，這些新技術是否能夠幫助我們持續地提高下一代核電站的效率以及經濟效益。我們一直覺得，其實核能能夠長期地使用。核電站一般都可以運行 18 個月而無需添加核燃料，大部分的運行成本其實都在於運維、調試等環節。因此，通過提高技術手段，可以實現降低成本、提高效率的目的。

首先，可以將感測器、數字化控制、無線傳輸應用於核電站的控制系統，能夠幫助我們更好地監控現場，包括控制反應堆，確保整個反應堆的安全。

此外，我們在設計反應堆的時候，還能夠利用先進的計算模型進行更好的設計。在這種計算模型里，我們可以關注到每一次的核裂變反應和每一個中子的輸運與輻射，從而更精確地模擬溫度變化與冷卻過程。我們已經做得很好了，但我希望最終可以實現實時的模擬。

圖 | 操作員在反應堆控制室內工作

最新的人工智慧領域也值得考慮。每一個核能反應堆都有現場的操作員。我們在設計反應堆的時候，為了確保它的安全，可以安裝一套被動的安全系統，我們是否能夠用 AI 來控制整個核反應堆的安全？有沒有可能最終用人工智慧去提高核電廠的自動控制水平，讓人工智慧操作員去評估系統狀況、做出合適的決定。

先進位造技術也有應用空間。比如是否可以設計一個小型的、可以用卡車和飛機運輸的反應堆，去滿足大型核電站無法滿足的對於核能的需求。我們也正在設計一個 10 兆瓦的小型模組化的反應堆。它的發電功率基本上是 5 年 10 兆瓦不需要額外添加任何的燃料，我們正在設計這樣的反應堆，並且我們希望把前面提到的所有的新型技術都放在這個反應堆當中，將燃料棒的使用周期從 5 年延長到 10 年。

圖 | 麻省理工學院核反應堆實驗室的大門

在麻省理工，我們正努力在麻省理工 6MW 反應堆的基礎上，興建一座亞臨界實驗裝置，從而避免複雜、耗時、昂貴的許可申請的過程，從而節約數十億美元的成本，實現更快速的展示，集成各種各樣的功能，包括進行儀錶控制系統測試。

核反應堆技術的發展，始終都是通過國際合作而推進的。這樣的合作應涵蓋政府、企業、大學、研究機構等多種組織，通過一致的努力減緩氣候變化和減少污染，並且推廣更多的創新解決方案。

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