核能復兴五部曲:神龙摆尾!8家新世代核分裂技术公司大评比

核能復兴五部曲:神龙摆尾!8家新世代核分裂技术公司大评比


  上一篇你从表格中可以轻易看出有三种新世代核分裂技术路线,分别是快中子反应炉、传统水冷、TRISO燃料。

三种新世代核分裂技术路线

今天我们先介绍第一种技术路线以及其中领头的快剑双侠Oklo及TerraPower公司。

新世代核分裂技术路线一:快中子反应炉

  这一组是绿色带路人心中的状元Oklo及榜眼TerraPower。在《核能復兴二部曲:能源的尽头是核能之龙生九子》一文提到,现在核能发电都是利用慢中子的核分裂原理,标准燃料棒的U-235浓度为3%~5%,是低浓缩铀(Low-Enrichment Uranium, LEU),主要是考量在反应炉外的储存及运送安全,不会有连锁反应的风险。

  但是金属铀迟早也会碰到「石油危机」,光以现在的核电用料,全球铀矿一两百年就会开採殆尽,若加上AI及淨零需求,五十年就可能米缸见底了。铀是消耗品,不能再生,要电又不能省,开源节流两不通。

  别急,核能復兴二部曲不是还提到U-238,U-238不也是铀?没错,只要把慢中子改成快中子,U-238也能烧,铀原料等于一举爆增140倍,也就是万年无忧,更把几万年的头疼核废料,辗压成几百年的小麻烦,天下武学唯快不破,金庸大师诚不欺我。

   快中子反应炉就是来改善这些问题的。改成使用浓度为5%~19.75%的高质低浓缩铀(High Assay Low Enrichment Uranium, HALEU),避开军事用的20%高浓缩铀红线,好处是核反应炉体积可变小、可以三十年运转完全不需要更换燃料、也不需要每一年半停机大修换燃料,弄得整个月都不能发电。

八家新世代核分裂技术公司大评比

Oklo:核能特斯拉

技术路线 定位 核心优势 燃料棒原料 审查进程
快中子|第4代 75MW小型核能新创公司 1.直达天听的产官研结合
2.核反应器先导计画(参见註一)
由废燃料回收免费的HALEU 尚未通过环评及安全分析,但另闢蹊径,通过能源部批准,已动工

 

  美国总统卡特废掉的只是商业快中子反应炉的发展,国家实验室内可没停歇,该干啥干啥。十多年前,一对MIT博士夫妻档,淘宝相中了Idaho National Lab (INL)中成功运转三十年的快中子反应炉,成立Oklo,着手进行商业化。对国家实验室的科学家团队而言,得奖无数的快中子反应炉研究,原本以为只能终老尘封于国家实验室中,Oklo的出现可是天大的鼓舞与惊奇,自然是一拍即合,倾囊相授大力配合,就是盼这毕生心血结晶能早日实现商业化。

  Oklo的Aurora电厂,是本于INL的EBR-II (Experimental Breeder Reactor-II),足以傲视群雄的,就是EBR-II三十年完整运行的数据与参数。核电厂最关键的建照审查,重点在核能安全,电脑再怎精算模拟设计,都比不上铁打实证的数据(Data Is King),Aurora直接继承了EBR-II,等于比别家的纸上谈兵设计早起跑了三十年!

  再者,Aurora使用液态钠冷却,钠沸点高达 880°C,在高温常压下运转,效率高且无高压蒸汽爆炸风险,无需传统庞大的铜牆铁壁围阻体建筑。使用的HALEU燃料来自回收EBR-II的核废燃料,不仅做到循环经济,重点是免费,发电成本又比别家便宜一大截!也是华山论剑八强中唯一不用蒸汽发电,而是使用超临界二氧化碳(Super-Critical CO2),发电效率可达同级功率的翻倍。

  再来比选址。Aurora电厂选在INL的国有土地,各种便利当然不是那些外头自行觅地能比。当各家都还在缠斗最难搞的执照申请,Aurora已另闢蹊径,通过能源部批准在INL开始施工兴建了(註一)。想当年台积电的起家,不也就是靠着国家全力扶持技术、资金、法规、土地。

  Oklo的商业模式是卖电不卖厂。传统的核电,从申请、盖厂、运转维修、到最后除役拆厂、废料处理等,不但耗时费力,不同阶段还要各种极专业人才,等于想喝到牛奶,要先搞个牧场养大乳牛。而现在客户不需要懂核能,更不需要承担建厂及运转风险,只要付电费即可。Oklo这种能源即服务模式(Energy as a service),当然利润可观,且在该公司的早期主要投资人Sam Altman全力加持下,AI算力中心和资料中心更是趋之若鹜,手中订单遥遥领先竞争对手。再加上现任美国能源部长是 Oklo 的前董事,美国政府对核能一路绿灯并不断加码,暱称核能特斯拉的Oklo,早被资本市场视作「川普概念股」及「核能復兴领头羊」。

  看到这里,你应该忍不住想听Oklo的股票分析了吧。若从2024年9月低点到最高点计算,股价一度上涨超过2,800%!市场上还出现了以Oklo公司为标的之两倍槓杆ETF,一时之间市场对于小型核能公司非常狂热。不过,该公司目前还没有任何收入,预计要到2027年底或2028年初才会开始有电厂营运;与Meta签订的大型商业合约,约定Meta透过预付电费的方式,资助Oklo在美国俄亥俄州建设容量1.2GW的核反应炉,要到2030年才会启用。

  且签购售电合约(Power Purchase Agreement, PPA)的服务模式,意味着Oklo要自己设厂承担资本支出,这会累积很高的资金压力。一旦有任何事故,或是市场情绪变化导致金融市场的波动,都可能影响公司估值。从2025年10月14日高点到年底,股价下跌超过58%,就可以看出波动剧烈的程度。

TerraPower:电网泰坦

技术路线 定位 核心优势 燃料棒原料 审查进程
快中子|第4代 345MW的核反应炉,目标串连到GW等级,取代传统火力发电厂或核能电厂 1.比尔.盖兹独资
2.独立的核岛与能岛设计
要自己花钱买的HALEU 环评及安全分析都已过关,建照指日可待

 

不同于Oklo专攻小型核能,比尔.盖兹鼎力独资的TerraPower,瞄准的是GW等级的传统火力发电厂。在淨零目标下,旨在取代高汙染的燃煤电厂,整个燃煤发电是近200 GW的商机,这就是电网泰坦TerraPower睥睨山河的气魄。

  TerraPower的345MW的Natrium电厂,分为核岛(Nuclear Island)和能岛(Energy Island)两系统区,请见图一的设计图,介绍几个竞争优势:

(图一)Natrium厂区设计
资料来源:EEPower

  • 超强系统安全:核岛与能岛的独立设计,让核安风险不会影响独立的储能发电,大幅提升安全度
  • 规模经济:同 Oklo,核岛的快中子反应炉也用HALEU燃料及液态钠冷却,高温常压运转,但功率高达345 MW,远比Oklo更具规模经济。惟相对的工程也大,用地与交货灵活度不如Oklo
  • 被动安全:即使发生全厂断电,Natrium依赖核反应炉外的自然空气对流移除馀热,无需被动的人工系统介入,即可长时间冷却炉心
  • 管控化学风险:虽然金属钠遇水或空气会燃烧,但Natrium採用中介迴路设计,将放射性钠与发电系统隔离,即使发生洩漏也不会导致放射性物质外洩
  • 全球首座核电厂加储能的设计:採用独门绝技的熔盐储能系统(註二),可以全天候满载运转,确保最高的热效率与寿命。核岛中核反应产生的热能,先送到独立的能岛熔盐桶中储存,再依用电需求适时地将热能转成蒸汽发电,必要时可以加大45%功率到500 MW,达5.5小时之久,支持电网可靠度

  微软是全球推动淨零排放最积极的企业,目标2050年前要把微软创业半世纪以来的碳债全数偿清,Natrium的起手势,代表的是愿景与雄心。

  技术进步固然振奋人心,股市激情则往往伴随着跌宕起伏。如果你对小型核能公司的股票充满热忱,请记得股市有时候是很疯狂的,未来很难预测,你只能精进决策。你可以用对你来说小比例的资金,例如1%-5%,去试着驾驭股价的本梦比,在公司估值越低时资金比例可以多一点,估值越高时可以少一点,这中间的停利点可以参考过去类似股票涨幅的最大可能范围,再分段执行卖出。这样既可以让你享受股市冲浪的快感,同时也避免万一被疯狗浪捲走时,你受伤的仅仅是一小部分的资金。

  下一篇,我们继续来看赛道上其他的公司。

(註一)美国能源部依据第14301号行政命令推动「反应器先导计画」(Reactor Pilot Program),目标是在2026年7月4日前,也就是美国建国250週年,至少三种第四代先导反应器达到临界发电,展示美国核能创新实力。将传统核电需耗至少5-10年的流程压缩至极短时间,开绿灯机制说明如下:

1. 能源部授权取代核管会执照:这是最核心的加速机制,直接跳过传统核电厂需核管会极其繁琐冗长的两阶段审查。因为这些先导反应器位于INL内,定义为实验示范性质,根据《原子能法》,能源部有权直接审核准非商业执照。

2. 环境审查简化:预先批准场址,INL已有场址环境影响评估报告,不需重新进行环评,仅需简易的差异分析补充。

3. 能源部採用更灵活的风险安全分析,能入选的设计本质自然极安全,审查重点从「检查细部零件」转为「验证系统整体安全」,大幅减少了审查的工作量。

4. 基础设施与燃料支援:直接改建INL现有设施,不用盖新厂房,同时能源部优先调拨HALEU库存,解决了商业市场上燃料短缺的瓶颈。

这种开绿灯的快速通道是以国家实验室现成资源换取时间:透过将反应器限制在国家实验室内(非商业电网),利用政府的行政权限,绕过传统商业法规的壁垒,超速实现「点火」的战略目标,作为国庆献礼。华山论剑八强中唯一选上先导计画的就是OKLO,已攻入前四强准决赛,同时也是先导计画中资金最充裕,并且唯一上市的公司

(註二)Natrium的储能系统是储热、不是储电,一般想到的储能就是直接储电的锂电池。Natrium的设计同集热式太阳能电厂(Concentrated Solar Power, CSP)的储能方式,强力聚光加热融盐后,再行蒸汽发电。我们熟知的抽蓄水力电厂,是利用离峰电力抽水蓄成上游水库位能,尖峰用电再放水将位能转成电能。

美国一般用户的尖离峰电价差约3-4倍,很多电动车车主会设定在半夜充电。而Natrium瞄准的是电价会浮动的电能市场,卖给电力公司的电价差可达到5-10倍、甚至100多倍。所以Natrium是一个电力交易神器,若说PK传统火力发电是正,那价差就是奇,真是「以正合,以奇胜」。

同样的储能设计,集热式太阳能电厂靠天吃饭,Natrium既有核能的7/24稳定能源,又有太阳能的灵活调度能力,想储就储,想发就发,而且厂址用地更只要集热式太阳能电厂的百分之一,比起太阳能,Natrium是十足的小而美、瘦而狠

 

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