乾明 魚羊 發自 凹非寺量子位 報導 | 公眾號 QbitAI
建一座核電站，需要多長時間？多少錢？
傳統方案是：動輒5年以上、投入數十億美元資金。
而且，就算你有錢有時間，依舊很難造出來——造核電站的技術與方案，對任何國家來說，基本都是機密資料。
現在不一樣了。有種成本大幅度削減的方案出現：只需要19個月，3億美元。
更關鍵的是，這樣的核電站建設方案，竟然開源了。就像代碼開源一樣，建造核電站的方案流程、電廠和組件設計等信息，全部公開可下載。
這個項目，名為OPEN100。
19個月建成一個核電站
OPEN100基於標準壓水堆（PWR）設計，額定電功率100MW。
100MW，僅為標準壓水堆的十分之一，之所以設計成這樣一個規模，EIC的官方說法是：
100MW的規模適合全球90%的能源市場。並且，較小的發電能力意味著更靈活的選址、供應鏈能力，以及獲得更多種類資金來源的能力。
簡而言之，更有利於提高經濟效益。那麼，19個月，如何做到？其施工計劃分為以下幾個階段：
首先是項目初期的動員階段，計劃4個月完成。主要包括政府審批以及施工前的現場安全準備工作。
接下來進入現場施工階段，計劃5個月完成。該階段活動包括：
清理場地並修建通道和停車場、剖析場地並實施場地排水/侵蝕控制、挖掘溝渠和防火圈、挖地基、回填及壓實土壤等土方工程和基礎準備工作。
完成之後，進入為期4個月的機械安裝階段。設計主要廠房設施、大型設備的安裝。
包括反應堆、蒸汽發生器和增壓器、冷卻泵、工廠開關櫃和互連控制項、蒸汽冷凝器和輔助設備、渦輪發電機和輔助設備、冷卻塔模塊、冷凝水泵、備用電源系統等。
涉及到的工程構件，OPEN100都提供了設計圖（地址在文末）。
機械安裝完成，核電站的建設工作也就進入最後階段，計劃用6個月時間，完成機械管道、管道系統和電路的設置安裝，完成封頂、內部裝修。
至此，歷時19個月，核電站即可竣工。
不過，在正式投入使用之前，還需要2個月的時間，對整套設備系統進行嚴格的測試。
最後的啟動階段，也需要2個月的時間，確認所有系統的設計和安裝正確，且功能正常。
不僅僅在建造時間上比1144MW的標準壓水堆縮短了將近3.5年，成本上，按照這個核電站設計方案，每座核電站在建造階段只需3億美元（人民幣約合20.77億）的投入。
且慢吐槽這個「只需」，下面一起仔細看看OPEN100的經濟分析，就知道20.77億人民幣對於一座核電站而言，有多經濟實惠。
節省58%成本
為了使核能能在全球經濟脫碳方面發揮重要作用，核電站的設計就要考慮經濟和市場需求。
首先，將OPEN100項目與1144MW的標準壓水堆（PWR）核電站進行對比。
同樣是40年的使用壽命，參考壓水堆核電的建設成本為55億美元（約合380.86億人民幣），耗時5年；而OPEN100的建設成本不到其十分之一，僅為3億美元（約合20.77億人民幣）。
運營成本方面，參考壓水堆核電的價格為30美元/MWh，而OPEN100為10美元/MWh。
綜合考慮建設、服務、維護、燃料等因素，在單位造價方面，參考壓水堆核電成本為6936美元/kW，OPEN100為2901美元/kW，OPEN100能節省58%的成本；平準化能源成本（LCOE）降低61%。
與國內外的目前已投產的核電技術相比，OPEN100的性價比十分可觀。
根據國家能源局發布的《2018年度全國電力價格情況監管通報》，燃煤機組平均上網電價為370.52元/千千瓦時，核電發電平均上網電價為395.02/千千瓦時。
其實，在後續的運營和維護當中，核電的燃料以及燃料運輸成本比起火電要低，之所以價格更高，反映的是建造成本的差距。
根據中國核動力研究設計院數據，以國內已經建成投產的二代改進型技術機組為例，單位造價一般在1.2萬-1.4萬元/千瓦，是火電的三倍。但核燃料的能量密度比傳統燃料高6個數量級。
並且，開源方案提供商認為，鈾幾乎可以無限量直接從海洋中提取，按照目前全球能源需求水平，海洋中大約包含價值250億年的鈾。如果核電站建造成本也能進一步降低，顯然更有利於核電的普及。
來自美國的非營利能源機構EIC
美國的非營利能源機構EIC，實地考察了15個國家的核電站100多次，並對1500多名核電領域的技術、工程、經濟、政策專家深入訪談之後，提出了這個開源核電站建設方案。
EIC的發起者是一名矽谷技術專家，名為Bret Kugelmass。畢業於史丹福大學機器人技術專業，為松下開發過電動汽車，也為NASA開發過漫遊車。2017年出售了親手創辦的無人機公司後，他開始能源之旅。
「核能不僅僅是解決氣候變化問題的一部分，它還是解決方案。」Kugelmass說。但現在，核電的使用率和普及率並不高。
他大力呼籲，增加100倍的核電使用量，才能完成EIC「2040年使全球經濟脫碳」的目標。
而最有效的方式，就是低成本、快速地部署核電站。在他看來，過於複雜和專有的設計，嚴重限制了核電站在全球的部署。
因此，他決定用開源的方式提供新方案，如果一切順利，從選址到發電，只需要19個月就能搞定。
Kugelmass在接受媒體採訪時介紹了項目進展，過去兩周收到了大量業內人士邀請，並得到世界各地國家實驗室的關注。
雖然項目贏得了關注，但前路依舊坎坷。
2019年10月，獨立能源專家和反核活動家 Mycle Schneider發布《世界核工業狀況報告》。報告中指出，自2016年以來，中國沒有再開啟新的核反應堆建設項目。
取而代之的是對可再生能源的重視。2018年，中國在可再生能源方面的投資為910億美元，但在核能方面的投資僅為65億美元。
核電站更難的不是建造
1986年，車諾比核電站發生核反應堆破裂事故震驚世界，13.5萬人緊急撤離，203人立即被送往醫院治療，其中31人死亡，當中有28人死於過量的輻射。
2005年聯合國牽頭給出的事故報告指出，這次事故造成了超過4000人死亡，其中有47名救災人員死於核輻射，九名兒童死於甲狀腺癌症。
這不是核洩露事故影響的全部，還有衛生單位預測，在未來的70年間，受相關輻射而導致癌症的人，比例將會上升2%。
如此傷亡慘重，以至於車諾比事故之後，人們「談核色變」。儘管數百座全球核電站經過20多年的平穩運營，仍舊難以打消憂慮。
2011年，東日本大震災波及福島第一核電站，導致一系列設備損毀、堆芯熔毀、輻射釋放，再一次將「核電安全」拋在了世人面前。
儘管事故後無人因輻射曝露而立即死亡，而且世界衛生組織也指出，事件後出生的胎兒出現流產、死胎、身體及精神疾病的機率不會增加。但還是有大約1300人在地震後因為病情惡化或身體狀況變差而死去。
核電真的安全嗎？30年內，兩次重大事故發生，讓人對這種零碳排放的能源安全性懷疑加重，成為核電難以推廣的因素之一。
對於OPEN100項目推廣來說，這是一個必須要面對的問題。他們的宣傳視頻中，直接將核電站選址在了城市中。官網描述中更是直接點明，不排除選址在人口中心附近。
那如何預防爆炸以及氣體溢出輻射？不論是車諾比核電站爆炸事故，還是福島第一核電站事故，引發的災難級後果，都與缺少反應堆安全殼有關。
兩次事故之後，密封的穹頂式安全殼成為主流。但Kugelmass團隊認為，採取非密閉的封閉結構更好，其不僅可以防止氣體洩漏，也能夠避免壓力增加出現爆炸。
因此，他們並不認為，核電發展不順利是受到了太多公眾輿論約束，而是成本。
至於廢料處理，Kugelmass在接受採訪時，並沒有給出直接的回應，只是說他們設計的核電站，使用壽命更長，技術上有保障等。
Part of the problem with nuclear energy is that the power plants eventually have to be shut down, and then you have to contain the reactor and store the waste. But Kugelmass believes the latest designs will have a much longer lifespan than earlier plants.
還要指出的是，核電站運營還有原料限制。儘管Kugelmass團隊宣稱，鈾在地球上與錫一樣普遍，但想要獲得鈾，並不是一件容易的事情。
比如電視劇《小謝爾頓》中，為了給自己家供電，11歲的謝爾頓打算搞一個小型核電站，在網上買鈾引起了FBI注意和調查。
當然，在現實世界中，如果你能夠搞定建造核電站的批文，買賣鈾應該也不是難事。
最後還有一個問題，這樣的小核電站能生產核武器嗎？
Kugelmass團隊在官網上給出了解答：OPEN100是輕水反應堆，鈽-240(同位素稀釋)會使得鈽-239(武器級)無用。
事實上，是當今世界核電廠的主要和較成熟的堆型，也是和平利用核能的一種方式。
最後，如果你也想和謝爾頓一樣，造核電站為家裡，或者全村人發電，可以收好下面的開源傳送門，圖紙什麼的，都在那裡。
畢竟，哪個男孩不想擁有一座核電站呢？
開源傳送門
https://www.open-100.com/