據(jù)美國(guó)能源信息署的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，核能每年大約為美國(guó)提供20%的發(fā)電量，是美國(guó)能源體系的重要組成部分。近年來(lái)，雖然美國(guó)“核電艦隊(duì)”放慢了擴(kuò)張速度（新建核反應(yīng)堆項(xiàng)目?jī)H有2個(gè)），但其重要地位并沒(méi)有發(fā)生改變。 美國(guó)能源部十分重視核能領(lǐng)域的科技研發(fā)，投入了大量資金，并出臺(tái)了一系列激勵(lì)措施，鼓勵(lì)私人企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)、政府聯(lián)手拓展核能潛力。其中，核聚變、小型模塊核反應(yīng)堆是美國(guó)能源部關(guān)注的重點(diǎn)。
美國(guó)核電工業(yè)概況
美國(guó)核能發(fā)電始于1958年的賓夕法尼亞州，最古老的反應(yīng)堆于1969年12月開(kāi)始商業(yè)運(yùn)行。截至2019年10月31日，美國(guó)共有58個(gè)商業(yè)運(yùn)營(yíng)的核電站（96個(gè)核反應(yīng)堆）分布在國(guó)內(nèi)29個(gè)州，它們的平均年齡約為38歲。
在美國(guó)所有核電站中，其中32個(gè)擁有2個(gè)核反應(yīng)堆；3個(gè)核電站擁有3個(gè)核反應(yīng)堆；位于紐約的印第安角能源中心有兩個(gè)核反應(yīng)堆，美國(guó)能源信息署將其算作兩個(gè)獨(dú)立的核電站。亞利桑那州的帕洛威爾德核電站是美國(guó)最大的核電站，擁有3個(gè)反應(yīng)堆，夏季凈發(fā)電裝機(jī)容量為3937兆瓦。紐約的R·E·Ginna核電站是最小的核電站，有一個(gè)反應(yīng)堆，夏季凈發(fā)電裝機(jī)容量為582兆瓦。
美國(guó)最新投入使用的核反應(yīng)堆為巴茨2號(hào)機(jī)組，夏季凈發(fā)電裝機(jī)容量為1122兆瓦，于2016年10月開(kāi)始商業(yè)運(yùn)行。目前有兩個(gè)核反應(yīng)堆在建設(shè)之中：?jiǎn)讨蝸喼莸奈指裉貭?號(hào)、4號(hào)機(jī)組。
美國(guó)新反應(yīng)堆上線(xiàn)時(shí)間
盡管2013年以來(lái)美國(guó)關(guān)閉了7個(gè)核反應(yīng)堆，但截至2018年底美國(guó)核能總發(fā)電量與2003年擁有104個(gè)反應(yīng)堆時(shí)的發(fā)電量大致持平。為了提高核電站的發(fā)電能力，電站加大了改造力度。這些升級(jí)改造加上高容量利用率，使得美國(guó)的核電站自1990年以來(lái)一直保持著20%發(fā)電量的穩(wěn)定份額。一些反應(yīng)堆還通過(guò)縮短離線(xiàn)換料時(shí)間，從而增加了年發(fā)電量。
喬治亞州沃格特爾3號(hào)、4號(hào)核電機(jī)組預(yù)計(jì)將于2021年和2022年投入使用。截至2018年4月，核管理委員會(huì)（NRC）共收到約18份新核反應(yīng)堆開(kāi)發(fā)申請(qǐng)，目前處于不同的審查階段。根據(jù)目前的許可條例，一家尋求建設(shè)新反應(yīng)堆的公司可以使用核管理委員會(huì)先前批準(zhǔn)的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，NRC頒發(fā)的設(shè)計(jì)認(rèn)證獨(dú)立于建造或運(yùn)行新核電站的申請(qǐng)批準(zhǔn)。當(dāng)申請(qǐng)人使用NRC認(rèn)證的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)時(shí)，這意味著與設(shè)計(jì)相關(guān)的所有安全問(wèn)題都已得到解決，NRC審查的重點(diǎn)是施工質(zhì)量，建造核電站可能需要5年或更長(zhǎng)的時(shí)間。
美國(guó)能源信息署在《2019年年度能源展望》的參考案例中預(yù)測(cè)，2021年新上線(xiàn)的反應(yīng)堆將增加核能發(fā)電能力，但部分反應(yīng)堆退役、降額將導(dǎo)致核能發(fā)電總量在2050年之前的每一年，均低于2018年。
鈾燃料生產(chǎn)情況
鈾是核電站用于核裂變最廣泛使用的燃料，這是一種在世界各地巖石中常見(jiàn)的金屬，與其他元素結(jié)合在一起。在美國(guó)西部、澳大利亞、加拿大、中亞、非洲和南美都有經(jīng)濟(jì)上可開(kāi)采的鈾礦床。
2018年，美國(guó)核反應(yīng)堆的所有者和運(yùn)營(yíng)商購(gòu)買(mǎi)了大約4000萬(wàn)磅的鈾，美國(guó)本地供應(yīng)商提供了大約10%，剩余90%均進(jìn)口于其他國(guó)家，其中：24%來(lái)自于加拿大，20%來(lái)自哈薩克斯坦，18%來(lái)自澳大利亞，13%來(lái)自俄羅斯，6%來(lái)自烏茲別克斯坦，5%來(lái)自納米比亞，3%來(lái)自中國(guó)、尼日爾和南非等國(guó)。
根據(jù)美國(guó)能源信息署2019年5月發(fā)布的報(bào)告，美國(guó)2018年鈾生產(chǎn)是近70年來(lái)的最低水平，大約為147萬(wàn)磅，是1950年以來(lái)的最低數(shù)，也是連續(xù)第四年下降。在1980年，美國(guó)生產(chǎn)了4370萬(wàn)磅的鈾 （達(dá)到歷史上峰值），之后就一直處于下降水平。
這不僅使得美國(guó)不得不依靠進(jìn)口來(lái)滿(mǎn)足鈾需求，也讓國(guó)內(nèi)鈾市場(chǎng)就業(yè)人數(shù)不斷減少，達(dá)到2003年以來(lái)最低水平。2004~2008年，隨著鈾價(jià)格的上漲，行業(yè)就業(yè)人數(shù)逐年增加，2008年達(dá)到峰值；2012~2018年，行業(yè)就業(yè)率每年都在下降，勘探就業(yè)人數(shù)出現(xiàn)了2008年以來(lái)的最大降幅。
科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)行業(yè)重振
近年來(lái)，美國(guó)核管會(huì)收到不少最新反應(yīng)堆設(shè)計(jì)。其中比較典型的包括，Nuscale電力有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)的集成壓水反應(yīng)堆，由12個(gè)小型模塊化反應(yīng)堆 （SMR）組成。與傳統(tǒng)型反應(yīng)堆外殼相比較 （高200英尺，寬120英尺），Nuscale新型反應(yīng)堆及安全殼聯(lián)合系統(tǒng)尺寸�。ǜ�76英尺，寬15英尺），更靈活。此外，國(guó)外公司也想積極打入美國(guó)核電市場(chǎng)，韓國(guó)電力公司、日本三菱重工有限公司、法國(guó)阿海琺核電設(shè)計(jì)公司都紛紛向美國(guó)核管會(huì)提交了新型設(shè)計(jì)反應(yīng)堆。
為了進(jìn)一步激發(fā)企業(yè)活力，美國(guó)能源部和核管會(huì)出臺(tái)了一系列倡議及草案，鼓勵(lì)發(fā)展先進(jìn)反應(yīng)堆。2013年7月，《先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)授權(quán)基本框架聯(lián)合倡議》解決了新建核反應(yīng)堆的通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。2015年，美國(guó)核管會(huì)與能源部共同主辦了一系列先進(jìn)核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)坊，次年4月，核管會(huì)發(fā)布了《先進(jìn)非輕水堆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)草案》。2016年，美國(guó)能源部發(fā)布了 《先進(jìn)堆開(kāi)發(fā)與部署愿景和戰(zhàn)略》草案，表達(dá)了能源部加速部署先進(jìn)堆的愿景，倡導(dǎo)模塊式小堆及不依靠水冷卻的先進(jìn)堆。
美國(guó)核工業(yè)人士認(rèn)為，境內(nèi)的核電站正在經(jīng)受廉價(jià)天然氣、高補(bǔ)貼可再生能源和低電力需求的挑戰(zhàn)。未來(lái)政府需要為核能打造公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，加快監(jiān)管審查程序，才能保證美國(guó)核能技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)力。