小型模块化反应堆（SMR）是一种核裂变反应堆。用于发电，它们比传统的核反应堆小。
SMR在场外制造，然后交付至现场进行最终组装。这就减少了现场施工，提高了核安全，提高了遏制效率。它们被视为克服可能阻碍常规核反应堆生产的金融障碍的一种更可取的方法。
根据英国政府的说法，核能领域有各种各样的潜在技术。由于这种多样性，人们认为，通常理解和使用的SMR一词过于狭窄，不足以涵盖所有下一代核机遇。相反，英国政府认为“先进的核技术"包罗万象。
所有图片均由劳斯莱斯美国是英国SMR联盟的主要合作伙伴。
![小型模块化反应堆概念]()
图1:英国小模块化反应堆概念的艺术家景观印象
先进核技术的共同特点:
- 比常规核反应堆小
- 设计的目的是使大多数反应器可以在工厂建造，然后运输到最终组装地点，从而降低成本和风险
先进核技术一般分为两类:
- 第3代水冷小型模块化反应堆；这些反应堆与现有的反应堆相似，但规模较小
- 第4代及以上先进模块化反应堆(amr);它们使用创新的冷却系统或燃料来提供新的功能，如更高的操作温度，并逐步降低成本
英国政府认为，先进的核电行业在英国工业增长战略中发挥着重要作用。这一战略建立在现有经验、经济优势和竞争优势的基础上。这将使英国能够领导新的先进核能市场，同时为解决问题做出贡献清洁增长大挑战．
这些类型的反应堆目前使用核裂变作为产生能量的基础。核裂变是一个原子核分裂成两个或更多更小、更轻的核的过程。分裂的原子以热和辐射的形式释放出大量能量。这会导致连锁反应，需要持续反应才能产生核能。
设计包括热中子反应堆和快中子反应堆。两者的区别在于中子的流动速度。热中子反应堆依靠慢化剂来减缓中子的移动速度，主要使用铀作为裂变材料。快中子反应堆不使用慢化剂，依靠核燃料吸收速度更快的中子。通常，快中子反应堆使用钚作为裂变材料。迄今为止，大多数运行中的核反应堆使用热中子方法。
![小型模块化反应器smr图450]()
图2:反应堆冷却剂系统
与传统核反应堆一样，小型模块化反应堆利用热能发电。例如，热能将水加热成蒸汽，然后为涡轮机提供动力，产生电力。
![small-modular-reactor-concept-2]()
图3:英国设计理念
反应堆岛容纳了所有的核系统。这包括反应堆核心、蒸汽发生器和相关的安全系统，所有这些都在一个单独的安全壳结构内。
smr的主要优点是可以在非现场生产。这有助于降低构建成本和提高遏制效率。这些对偏远地区的发电特别有用。根据设计，smr需要更少的人员进行现场组装、维护和操作。此外，偏远地区的发电需求往往是可变的。大型传统反应堆的发电能力通常是不灵活的。相比之下，smr有更大的控制力，当需求减少时，发电量更少。
世界核协会列出了独特的特征，包括：
- 小功率和紧凑型结构，通常（至少对于核蒸汽供应系统和相关安全系统）采用被动概念。因此，减少了对主动安全系统和附加泵以及交流电源的依赖，以缓解事故。
- 紧凑的架构使模块化制造(工厂内)成为可能，这也有助于实现更高的质量标准。
- 更低的功率导致源项的减少以及反应堆(更小的反应堆)中更小的放射性库存。
- 反应堆单元的路基(地下或水下)位置可能提供更多的保护，以抵御自然灾害(如。地震或海啸（根据位置）或人为(如。飞机的影响)的危险。
- 模块化的设计和较小的尺寸使其适合在同一个场地上拥有多个单元。
- 对获得冷却水的要求较低——因此适合偏远地区和特定应用，如采矿或海水淡化。
- 能够在寿命结束时拆除反应堆模块或就地退役。
smr有可能为制造业提供巨大的机遇。英国政府认为，英国可以在SMR技术开发和部署方面处于国际领先地位，国内供应链为全球市场生产。
国家核实验室(NNL)的一份报告预计到2035年，全球SMR市场将达到85GWe，潜在价值将达到4000亿英镑。到2050年，由多达16个国内SMR组成的完整英国计划将为英国经济创造多达40000个就业机会和520亿英镑的价值。英国SMR出口市场也有潜力达到2500亿英镑。
![SMRs创造就业机会]()
这些先进的反应堆建造成本应该比传统的动力反应堆低得多。这些类型的反应堆避免了与常规反应堆的长期规划和交付周期相关的巨额前期成本。SMR支持发电系统的模块化构建。这允许在更长的时间内分配构建成本。一个独立的SMR可以在四到五年内建成。一旦投入使用，它将产生收入，以帮助提供额外模块化装置的资金（如果需要）。
由于SMR在工厂大量建造，制造商将能够更好地实施通常用于降低成本的工业流程，例如批量购买高价值组件，而一次性、就地建造的大型反应堆不可能实现这一点。
关于能源产出成本，初始成本模型表明，smr的单位能源生产成本不会显著降低。2014年，英国国家核实验室(National Nuclear Laboratory)的一项研究给出了超过80英镑/兆瓦时的最佳估计，这与欣克利角c核电站的商定执行价格相当。然而，劳斯莱斯(Rolls Royce)的SMR设计目标价格为60英镑/兆瓦时。
全球有许多SMR设计，总发电量从0.068 - 500兆瓦。下表详细列出了几个smr，以及它们的总功率、生产者和原产国:
名字阶梯短环到超级扁环 |
总功率(兆瓦) |
生产商 |
国家 |
tmsr - 500 |
500 |
索肯 |
印尼 |
鼻中隔黏膜下切除术后劳斯莱斯 |
440 |
劳斯莱斯 |
联合王国 |
vb - 300 |
325 |
OKBM Afrikantov |
俄罗斯 |
S-PRISM |
311 |
通用电气日立核能 |
美国/日本 |
KLT-40S |
35 |
OKBM Afrikantov |
俄罗斯 |
卡伦 |
30 |
CNEA |
阿根廷 |
埃琳娜 |
0.068 |
库尔恰托夫研究所 |
俄罗斯 |
2019年3月，BEIS发布了一份微反应堆2016报告预计到2030年，全球市场将达到570台平均5mwe，总容量为2850 MWe。它指出，它们通常不是水慢化或水冷化，而是“使用紧凑的反应堆和热交换安排，经常集成在一个单一的反应堆容器中。”大多数htr。
一个英国的SMR将产生4.4兆瓦的电力，足以为利兹这样的城市供电，为8800万智能手机充电，点亮4000万个灯泡，运行800万台大电视，或为62857辆电动汽车充电。
尽管有这么大的输出功率，SMR电站还是足够小，可以装进温布利球场。在成本方面，希望平均成本将仅为每兆瓦时60英镑。
向SMR的转移还将提供就业机会，预计在2030年至2050年期间将创造40000个技能工作岗位，并为全国经济带来1000亿英镑的提振。SMR还应进军4000亿英镑的全球出口市场，该市场主要位于欧盟之外。
英国SMR的增长将减少英国对外国天然气进口的依赖，同时也有助于英国履行2050年脱碳承诺，到2030年实现无碳无排放电力。
TWI在核能领域的历史专业知识（案例研究）