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小至高山氣象觀測站、工廠、住宅社區、科學工業園區，大至鄉鎮或縣市，其實皆可使用低功率核反應爐來提供能源。國際原子能總署（International Atomic Energy Agency, IAEA）將核反應爐區分為三類，分別是發電功率在700百萬瓦（megawatt, MW）以上的傳統大型反應爐；發電功率300 MW以下的小型模組化反應爐（small modular reactor, SMR）；發電功率不及10 MW的微型模組化反應爐（micro modular reactor, MMR）。而美國能源部（Department of Energy, DoE）的分類與IAEA略有不同，將發電功率300∼1000 MW以上的歸類為一般傳統反應爐；發電功率20∼300 MW之間為SMR；發電功率介於1∼20 MW之間則為MMR。本文暫不考慮MMR，僅聚焦於SMR的討論。

過去20年間，世界各國對於低碳能源、能源自主與應用彈性的需求快速提升，因此零碳排且具核能新概念的SMR在國際間備受矚目。SMR具有可疊加、串連使用的彈性，再加上它專有的安全性等特點，更是此類型反應爐受到青睞的主要原因。

特別值得一提的是，美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration, NASA）在睽違50多年後，決定在今（2025）年再度將太空人送上月球，這是繼1969年「阿波羅」（Apollo）11號登月任務後，少見的人員踏月計畫；同時，NASA也規劃在2030年之後的數年內，於月球興建一座火星及外太陽系的探測前哨站「阿提米絲」（Artemis），而在此太空計畫中，NASA的另一項創舉便是將SMR運送至月球，作為前哨站的電力來源。此機組的發電功率預計設定為40瓩（kilowatt, kW），可以先在地球完成主要的設備組裝，由於單一機組的功率低，因此模組化後的體積與重量均可符合太空船酬載的限制。更重要的是，SMR經一次燃料裝填後可連續運轉長達十年之久。

上述案例不禁令人感到好奇，適用於多種不同環境的SMR若應用於我們的日常生活中，相較於其他現行的發電方式而言具有哪些優勢？

SMR的優勢與特性

SMR屬於新型的核子反應爐，它的單一機組發電功率通常不超過300 MW，約為傳統反應爐發電功率的1/3，但經由多模組串接一樣可以產生大量低碳電力，有助實現將全球環境溫度上升量控制在2℃以下的目標。模組化應用與絕佳的安全性是此類型反應爐的特色，目前全球已有18個國家投入SMR研究，且開發出超過70種SMR類型。

SMR可滿足各種用戶的廣泛需求，特別是用以取代老舊火力電廠，提供潔淨電力。它的被動安全性（passive safety）〔註〕及易調度的供電模式，不僅可透過在地化應用於基礎建設不足的偏遠地區，更能滿足高耗能、大型企業的無碳電力需求。此外，工業製熱與產氫、搭配再生能源提升供電穩定性，以及分散式電力供給也是SMR的應用範疇。

〔註〕被動安全性是指利用大自然的基本現象（例如自然對流）來設計的安全設施，降低因系統故障而危害安全的機率。

SMR發展現況

SMR發展迄今已超過20年，它的初始想法是將傳統機組等比例縮小，透過較低功率的設計，提高反應爐的被動安全性，並以模組化滿足不同的功率需求。過往的幾次重大核子事故，尤其是1986年的車諾比事故與2011年的福島事故，加深了民眾對於核能安全的疑慮。因此發展SMR的重點工作就是降低單一反應爐的運轉功率，期望反應爐即使在遭遇到超出設計基準的情況而喪失爐心冷卻功能時，仍可以經由物理性自然熱交換，以避免爐心熔毀的意外發生。

全世界目前已有多個國家正在發展SMR，包括美洲的美國、加拿大、阿根廷，歐洲的英國、法國、瑞典、捷克、俄羅斯，以及亞洲的日本、韓國、印度、中國。其中又以俄羅斯的「KLT-40S」浮動式反應爐腳步最快，它的發電功率為70 MW，可提供高機動性的電力。中國也有自製的SMR，屬於第四代高溫氣冷式反應爐，發電功率為210 MW的「HTR-PM一號機」已在2021年12月商轉併入電網。

現在正興建中的SMR機組共有四部，分別是中國的ACP100（又稱玲瓏一號）及TMSR-LF1，發電功率分別為125及10 MW；俄羅斯的BREST-OD-300，發電功率為300 MW；以及阿根廷的CAREM，發電功率介於27∼30 MW之間。另有已取得使用執照的SMR，例如由韓國KAERI設計、發電功率為100 MW的SMART；已取得設計許可執照的SMR則有美國NuScale Power設計、單一模組發電功率為77 MW的VOYGR，而VOYGR的發電設施則內含五部模組。

SMR的優勢

相較於傳統大型反應爐機組，SMR具有八大優勢，分別為：
1. 建置成本低：由於單一機組的物理體積小、材料用量少，且主要設備與輔助系統複雜性較低，安全維護系統較單純，因此每百萬瓦發電功率的建置成本較低，不需一次投入鉅資，有利融資取得。
2. 環境衝擊小：機組發電功率低，主要設備與輔助系統設施占地少，廠界範圍與環境衝擊因此較小。
3. 提供偏鄉供電：對於輸配線路不易抵達及維護的偏遠地區或離島，SMR可提供穩定電力並彈性調整發電功率，滿足各地區不同程度的用電需求。
4. 可模組化疊加：不論是小範圍的科學園區、工業廠區，或是大範圍的縣市離島，SMR可經由疊加串接的方式，滿足大小不同的區域性用電需求。
5. 施工期短：單一機組的主要設備與輔助設施量體均較小，可於工廠先行組裝各系統的必要設備，進而縮短現地施工時間。
6. 審查時間短：由於單一機組全系統的複雜性低，管制機關對於主要系統與各輔助系統運作安全的審查時間可因此縮短。
7. 安全性高：因為單一機組的發電功率不超過300MW，即使發生主冷卻劑喪失或全黑事件〔註〕，機組仍可藉由自然冷卻的設計達到安全停機狀態，不會出現爐心熔毀的事故。

〔註〕全黑事件意旨核電廠發生全面斷電，影響系統運作的事件。

8. 民眾接受度較高：機組具有本質性安全的優點，可提升民眾對於機組安全運轉的信心，加上友善環境及維護空氣品質的不排碳特性，能獲得較多民眾的支持。

從已商轉SMR累積所得的經驗，足以證明它富彈性的模組化設計，相較於大型傳統機組，確實更能滿足用電需求不同的各個場域中，也更為民眾所接受。

利用SMR強化電網與能源自主性

隨著全球能源使用走向低碳化，同時又必須滿足能源自主性、穩定供電的需求，僅依賴發展風電與太陽光電其實無法同時滿足上述條件，而可作為基載電力來源的充足水力、地熱資源則僅有極少數國家擁有。因此，為提供穩定電力並降低各國對於化石燃料的依賴度，核能成了重要選項，歐盟也將核能列入綠色投資標的，等同將核能視為綠能選項之一。SMR的燃料週期長、建置成本低、工期短，入手相對容易，對於有電力迫切需求且注重能源安全的國家而言，是非常適當的自主能源選擇。

未來臺灣若想採用SMR，場址選擇的問題不大，可設置於既有核電廠址上，且營運也可讓現有核電廠的專業人員接手。在人才培育方面，也可在既有基礎上由國內各大學相關科系持續進行。

臺灣近年來經歷幾次大停電後，部分人士主張以區域性電網取代全臺電網。但臺灣是否有必要採行區域電網架構，是個見仁見智的問題，必須也同時考量各電網相互支援能力，以及隨之增加的營運成本。然而，若欲維持區域供電的穩定性，SMR無疑將有正面助益。

核能發電再度於電力供給市場復甦已是全球趨勢，SMR所具備的本質性安全特性可消弭一般民眾對於核電機組安全性的疑慮，用以取代傳統大型機組將是可行的選項。臺灣政府必須務實面對自產能源不足的能源安全問題，更不可能自外於「2050淨零碳排」的國際目標，而SMR將是一舉數得的不二選擇。

本文部分內容參考作者於《淨零排放：能源政策的創新與挑戰》一書中所發表的文字（聯經出版社，2022年10月）。

延伸閱讀
1. NASA. (24 April 2024). Artemis. NASA. https://www.nasa.gov/feature/artemis/
2. NuScale Nonproprietary. (2021). USCALE Small Modular Reactor.NuScale Power, LLC.https://www.nuscalepower.com/-/media/nuscale/pdf/fact-sheets/smr-fact-sheet.pdf
3. IAEA, E. (2022). Advances in small modular reactor technologydevelopments. a supplement to: IAEA advanced reactors informationsystem (ARIS). IAEA. http://aris.iaea.org