《Atomic Insights》網站月中刊發(fā)羅德·亞當斯(Rod Adams)的文章[1]，贊美硅谷核能創(chuàng)新公司奧克勞(Oklo)是顆“新星”，在“創(chuàng)造歷史”……

圖1 藝術家展示的奧羅拉(Aurora)核電裝置

新一代清潔能源即將出現

奧克勞(Oklo)是一家清潔能源公司，專注開發(fā)人們想要購買的產品和服務。2020年，他們提交、美國核管會(US NRC)也接受了他們的奧羅拉核電裝置(Aurora)建造與運行聯合許可證申請，創(chuàng)造了歷史[2]。

過去幾年里，奧克勞還在多個方面取得顯著進步。已批準他們使用愛達荷國家實驗室(INL)科技園區(qū)的一個特定廠址[3]，建造他們的首個裝置。這種安排包括授予使用這個場地的長期許可證。環(huán)境評估已在進行中。

奧克勞進一步認識到，INL一直在保存EBR-II項目產生的核廢料，也知道這些廢料非常適合作為他們的反應堆的核燃料。他們已經與INL達成提供這種核廢料的協議，并經美國能源部(DOE)批準，用作他們的反應堆的核燃料。

在開發(fā)新一代核能的基本要素方面取得快速進展的同時，奧克勞還一直在悄悄地打造吸引投資者的業(yè)務。有相當多的證據證明這一點：因為奧克勞一直非常成功地利用硅谷和其他地區(qū)可用的大量風險投資。

奧克勞公司由麻省理工學院(MIT)畢業(yè)生杰克·德威特(Jake Dewitte)和卡羅琳·科克倫(Caroline Cochran)于2013年創(chuàng)立，它通過了許多重要的技術里程碑，比許多核專業(yè)人士想象得要快。在此過程中，他們還對自己與風險投資的關系有了敏銳的理解，也磨練了自己向投資者傳達自己“愿景”的能力——這是一個企業(yè)家競爭資助的基本要素。

“捕捉”長期評估的方法

奧克勞公司的創(chuàng)始人首先申請并接受了位于硅谷的Y Combinator創(chuàng)業(yè)孵化器項目[4]，這是其他先進堆企業(yè)幾乎沒有做過的早期步驟。認識到很多投資活動發(fā)生在那里，創(chuàng)始人把他們的公司搬到了硅谷。在那里，他們加入一個更廣泛的企業(yè)家社團，磨練了技能，建立了早已證明非常重要的人際關系，使他們能夠成功地籌集到種子和A輪風險投資[5]。

很快發(fā)現，奧克勞已走過很長的路。這個團體在2019年12月就向世界介紹了奧羅拉核電裝置，展示了令人驚嘆、絢麗的建筑設計，激發(fā)每個人想象“第四代”核能的樣子。與此同時，奧克勞小心翼翼地管理自己的成長，創(chuàng)造的企業(yè)文化和品牌形象散發(fā)出年輕創(chuàng)始人價值觀。

奧克勞建立了多元化、一體化、高效的團隊，在運營的第七年，只有幾十名員工。盡管如此，奧克勞公司還是慷慨地投入時間，在核能界培養(yǎng)良好公民意識，在四年的“預許可申請”期間與NRC互動，界定了改進的審評參數，教育業(yè)內人士了解第四代核能開發(fā)人員的需求，還廣泛參與討論，向公眾解釋先進核技術。

圖2 奧克勞公司的成員

奧克勞將價值融入他們的反應堆設計中，在電廠建筑內創(chuàng)建了開放的空間，便于各界人士理解。雖然看起來有點浪費，但這樣的特性可以贏得邊遠社區(qū)的支持，包括奧克勞最初的目標客戶，評估奧羅拉如何取代他們“骯臟”的柴油發(fā)電機。在創(chuàng)造性地思考先進核能如何幫助偏遠社區(qū)提高生活質量時，奧克勞已成功地吸引了相當多客戶的興趣。

“同類首個”

奧克勞正在開發(fā)“同類首個”(FOAK)先進能源系統，通常包含獨特的成本和風險，可能會嚇跑投資者。然而，奧克勞的簡單、安全、小型堆“非能動”地冷卻自身，這種設計已經得到很好地證明。他們以實驗增殖堆II(EBR-2)為基礎，這個快堆曾運行了30年，提供了大量的性能數據，有助于NRC的監(jiān)管人員適應設計的技術功能。

因此，雖然有些人可能認為，奧克勞公司向NRC提出的“首個”第四代核能系統申請，可能永遠不會獲得批準，盡管它比之前的第三代核電廠提交的申請文件要“短”得多，但NRC接受了這個申請。根據《核能創(chuàng)新和現代化法案》(NEIMA)的要求，審查過程預計需要三年時間，而不是四年才能完成。這意味著奧克勞公司應在2023年上半年獲得NRC的“認證書”。

與此同時，在INL，奧克勞已經開始與這個高度支持和有深厚技術基礎的社區(qū)發(fā)展相互關系。在那里，他們將獲得相當多的專業(yè)知識和實驗室資源。受保護的國家實驗室基地，可使安全和核保障問題獲得徹底解決，同時這個裝置也能克服某些“未經證實”的爭議。

所有這些因素結合在一起，使奧克勞公司成為投資者的“極具誘惑力的機遇”。奧克勞公司本身就是個令人印象深刻的首創(chuàng)風投企業(yè)。它展示的，是個精益、高效的組織，有能力取得長足進步。通過聰明地工作并愿意投資，讓人們參與進來，奧克勞避免了許多過去與核開發(fā)相關的陷阱、延誤和費用。奧克勞公司已經做好準備，到2024年開始建造第一個奧羅拉核電廠;“保守”地估計，到2025年完工。

技術設計與成本估算

羅德·亞當斯(Rod Adams)早就在關注硅谷的這顆“新星”。因為有許多方面“出人意料”，令人振奮[6]。

奧羅拉核電裝置是快堆設計，熱/電功率4/1.5 MW ，無慢化劑，靠熱管液態(tài)金屬將堆芯裂變熱能傳輸給發(fā)電系統。

據奧克勞說，奧羅拉建造成本約需1000萬美元，運營成本300萬美元/年，年發(fā)電量約131.4萬kWh。核燃料和土地兩項，從能源部租借：不用高含量低濃縮鈾(HALEU)，堆芯裝料3噸，費用1600萬美元，這筆錢省了。租借、運行壽期20年，平準化發(fā)電成本約為180美元/MWh。這種類型的快堆，商用化后改進型，在無需換料的情況下甚至可運行40年或更久[7]。

圖3 奧羅拉快堆裝置的“樸素”外觀

整個系統安裝在地下室內。完成預定的運行期后，乏核燃料返還能源部?，F場退役，清空，奧克勞公司承諾購買適當的財務保證工具，支付預期的退役成本。

據提交的最終安全分析報告(FSAR)說，反應堆“禁區(qū)”、低人口區(qū)和應急規(guī)劃區(qū)均由廠房外墻確定。廣泛的安全分析沒有發(fā)現任何可信的事件會釋放裂變產物或增加建筑物外的輻射水平。

預計“同類首個”發(fā)電裝置，正常運行期間無需人員“干預”，兩個訓練有素的現場監(jiān)控人員即可維護廠房和二次發(fā)電系統。

奧克勞的成本看起來并不是那么古怪。報價是“同類首個”(FOAK)，發(fā)電裝置可放在離客戶足夠近的地方，使傳輸成本最小化。在加拿大邊疆區(qū)的某些社區(qū)，電力來自柴油發(fā)電機，它們燃燒的餾分油通過卡車、駁船或飛機運輸，價格不菲(約為2美元/kWh)。

奧克勞的低成本并不僅是為了吸引客戶的興趣。它的計劃是設計、建造、擁有和運營一發(fā)電裝置。收入將來自銷售這種發(fā)電裝置的各種產品：如熱、電，也許還有其他產品，如制氫或同位素生產。

值得質疑的是核燃料的成本假設。奧克勞公司的設計結果導致低燃燃耗，為何假設輸入的核燃料使用20年后沒有剩余值?運行初裝載的不是新鮮核材料(HALEU)，壽期末的燃耗很淺。在偏遠寒冷的地區(qū)，奧羅拉核電裝置是“天然客戶”，出售熱量將是一種自然的額外收入。

爭議[8]

“微堆是個令人興奮的創(chuàng)新，完全顛覆了核能技術的敘事。”“微堆有望通過技術學習獲得成本競爭力，從而改變這種范式。”小堆沒有“規(guī)模”經濟，但有“數量”經濟前景。奧克勞公司計劃擁有并運營這種微堆的客戶，還可能包括公用事業(yè)公司、工業(yè)場所、大公司和大學校園。

世界核協會(WNA)高級分析師喬納森·科布(Jonathan Cobb)告訴CNBC，“今天的大型反應堆滿足大城市對清潔電力的需求。”“但較小的反應堆能給偏遠地區(qū)和其他位置提供低碳電力和熱能，這里所需的容量也就幾個MWe。”微堆因規(guī)模小、建造速度快。“保守估計，不到一年就能建成這種核電廠。”

快堆技術的重大優(yōu)勢在于能利用傳統核反應堆的乏核燃料。這種技術能“釋放核燃料內剩余的能量”。也縮短了放射性廢料中有毒成分衰變的時間，從整體上改變核廢料的狀況：“就是把不得不考慮管理10萬年或100萬年的核廢料……實際上變成只考慮幾百年、也許幾千年的形式。”

奧克勞公司有宏偉的計劃，但仍需克服各種監(jiān)管障礙。某些安全專家對這個公司的微堆可以“無人值守”地運行提出異議。憂思科學家聯盟(UCS)核能安全主任埃德溫·萊曼(Edwin Lyman)認為，讓微堆“無人值守”是不安全的。他撰寫了一份關于先進核技術安全的廣泛而又詳盡的報告。

萊曼接受CNBC采訪時說，“最大的問題是，經濟效益太差，實際上違背了‘規(guī)模經濟’。微堆供應商正在推動減少(甚至完全取消)運行和安保等人員。”“即使是個非常小的反應堆，也含有足夠多的放射性物質，如遭到破壞，會造成大問題，而且從未證實這種反應堆‘如此安全’，甚至沒有運行人員也能正常運行。”萊曼說，微堆使用的核燃料，“必須嚴格防范盜竊”。

美國普林斯頓大學高級研究物理學家、公共與國際事務名譽教授弗蘭克·馮·希佩爾(Frank N. von Hippel)也對小型堆的經濟性表示擔憂。他憂慮必要的安保開支。希佩爾告訴CNBC，“一個問題是在偏遠地區(qū)，監(jiān)管機構需要什么樣的安保安排?全天候多個警衛(wèi)可能會消耗大部分總收益。”

奧克勞公司聯合創(chuàng)始人卡羅琳·科克倫(Caroline Cochran)回應這些擔憂時說，在美國和全球范圍，已經有某些核反應堆“在沒有安全部隊的情況下運行，而且過去幾十年來有完美的安全記錄。”

核能智庫核創(chuàng)新聯盟(NIA)項目經理亞歷克斯·吉爾伯特(Alex Gilbert)說，同樣重要的是，要承認這種機組都很小，因此“無法單獨達到廣泛脫碳所需的規(guī)模。”“微堆可以幫助較小的電網脫碳，但只是應對氣候挑戰(zhàn)所需的核能創(chuàng)新的第一步。” 但科克倫說，向清潔能源過渡的迫切需要指向的戰(zhàn)略是，“讓我們利用擁有的各種工具。”

啟示

近兩年來，一直在關注奧克勞公司微堆項目的進展。盡管并不了解項目的具體內容、是否能夠成功，但它的思維模式和開辟的“道路”引人思考，值得討論。

這是美國2013年成立的私營公司，首次提出并獲美國核管會接受的非輕水反應堆聯合許可申請(COL)。這個申請，很可能成為今后所有非輕水堆許可申請的重要先例。因此奧克勞公司的奧羅拉快堆，既是科技創(chuàng)新，也是制度創(chuàng)新，意義重大。

重要的是“道路”：籍籍無名的私營初創(chuàng)公司開發(fā)的規(guī)模極小的“微堆”，能讓美國能源部出資、國家重點實驗室甘愿無條件配合，在自己的“園區(qū)”內示范，標明重要的是新服務的能源市場的潛質和“范式”。美國核管會已經“內化”了國會和奧巴馬政府頒布的立法中所給予的指導，正在努力重新獲得作為世界上最好的核監(jiān)管機構的地位。

奧克勞的設計，很可能從技術上開辟了一種“安全”模式：反應堆功率水平足夠小、但可提供有價值的能源，安全問題不會成為挑戰(zhàn)。

美國能源部、INL處理老式快堆乏核燃料的“啟示”：與其把敏感的可裂變/易裂變鈾、钚和釷與高放裂變產物混合后固化處置，或制成MOX燃料再入堆一次，不如盡快認證、開始構建奧羅拉型的新設計，一次裝料，運行20年甚至更久。美國Elysium工業(yè)公司開發(fā)的氯化物熔鹽快堆(MCFR)的初始裝料，就擬用橡樹嶺國家實驗室正在處置的這種乏核材料(包括退役的軍用高濃鈾、钚等和研究用乏核燃料)[9]。

資料與注釋

1 Rod Adams, Catching Oklo—a rising star! Atomic Insights，December 14, 2021

2 Bonita Chan, Oklo Announces Historic Acceptance of Combined License Application, BUSINESS WIRE, June 15, 2020

3 Bonita Chan, Oklo Inc. Announces U.S. Department of Energy Site Use Permit for Idaho National Laboratory Site, Business Wire, December 10, 2019

4 Y Combinator：創(chuàng)業(yè)投資加速器，Y Combinator成立于2005年，是美國著名創(chuàng)業(yè)孵化器，扶持初創(chuàng)企業(yè)并為其提供創(chuàng)業(yè)指南。Y Combinator只關注于最早期的創(chuàng)業(yè)團隊，在創(chuàng)業(yè)團隊的起步階段介入并提供相應的幫助。2012年，《福布斯》將YC評選為最有價值的孵化器。

5 種子和A輪風險投資：一家剛起步的初創(chuàng)公司獲得資金和其他來源的途徑可能有限。銀行和其他投資者可能不愿意投資，因為它沒有歷史或既定的記錄，或任何成功的衡量標準。許多初創(chuàng)公司的高管經常向他們認識的人——家人和朋友——尋求初始投資。這種融資被稱為種子資本。接下來，還可以進行A輪、B輪和C輪融資，如果合適的話，還可以進行額外的努力來賺取資本。A、B和C輪融資是企業(yè)的必要組成部分，如果企業(yè)決定自己自力更生，或者僅僅依靠朋友、家人的慷慨和自己的財力來生存，是遠遠不夠的。

6 Atomic Insights 20-03 18-Oklo has filed first combined license application (COLA) with the NRC since 2009

7 Zach Winn, Commercializing next-generation nuclear energy technology, MIT News, November 13, 2020

8 Catherine Clifford, Oklo has a plan to make tiny nuclear reactors that run off nuclear waste, CNBC, JUN 28 2021

9 GAIN, Synthesis of Molten Chloride Salt Fast Reactor Fuel Salt from Spent Nuclear Fuel, RFA-17-14592, YEAR AWARDED: 2017