1. 產業概述
便攜式核電產業主要聚焦於小型模組式反應器（SMR）和微型反應器。小型模組化反應爐（SMR）定義是每台發電能力高達300 MW（e），大約是傳統核電廠發電能力的三分之一，模組化設計是其優勢，因為占地面積較小，這種核電廠可以安裝在不適合大型核設施的位置。而微型反應器則更小，僅產生20 MW熱能，可用於發電或工業供熱。這些反應器採用模組化設計，能在工廠組裝並運輸至安裝地點，適用於電網容量有限的偏遠地區、工業應用以及數據中心等高能源需求的場景。該產業被視為實現全球能源轉型和減少溫室氣體排放的重要途徑，特別是在人工智能（AI）和數據中心對清潔、穩定能源需求激增的背景下。
2. 技術發展階段
從產業生命週期的角度來看，便攜式核電技術目前處於早期發展階段。SMR技術相對成熟，NuScale Power的SMR設計已獲得美國核能監管委員會（NRC）的批准，這標誌著技術商業化的重大進展。然而，微型反應器仍處於研發和原型測試階段，尚未實現大規模商業化。整體而言，該產業正從概念驗證和初期商業化逐步過渡到更廣泛的市場採用階段。技術挑戰包括燃料循環優化、廢料管理和長期運營的可靠性，但隨著技術進步，這些問題有望逐步解決。SMR屬於第四代核電站，主要技術是熱中子反應堆與快中子反應堆兩種。熱中子反應堆在商業化的程度較成熟，這還是屬於傳統大型核電站的技術。所以SMR談的都是快中子反應堆的技術。而有些人在討論的更先進未來的核聚變反應則還無商業化的可能。
SMR採用的核燃料是高濃度低濃縮鈾(HALEU)與傳統的LEU不同。
3. 市場階段
便攜式核電產業的市場目前處於起步階段。雖然部分SMR項目已獲得監管批准並開始建設，但大規模商業運營尚未完全實現。市場需求主要來自於尋求可靠、清潔能源的數據中心、工業用戶和偏遠地區。隨著全球對低碳能源的需求增加，以及對分散式能源解決方案的興趣，該市場預計將快速擴張。特別是亞太地區，由於快速的工業化和城市化進程，預計將成為SMR市場的最大增長區域。
目前全球只有三座SMR在運作，其中兩座位於中國和俄羅斯，中國擁有唯一一個在陸地上運作的SMR，一座試驗反應爐在日本投入運作。在美國，只有一家公司，由微軟比爾蓋茲創立的TerraPower已向核管理委員會（NRC）申請建造許可，但345兆瓦，從技術上講，它甚至不是SMR。，但去年底取消在猶他州的建造計畫，原因是成本比預期高太多。科學家發現，許多非輕水SMR設計的成本可能會更高。麻省理工學院最近一項研究指出，小型反應爐的運作成本，將遠高於大型輕水反應爐。
- 2024年9月，微軟與Constellation Energy達成協議，將從三里島核電站購買20年電力供應。這使該核電站重新啟用。是的，就是那座曾於1979年發生少量放射性氣體外洩的三里島事故的核電站。
- 2024年10月，Google與Karios Power協議採購其開發的SMR購買電力，預計2030年投入運營。
- 2024年10月，亞馬遜投資X-energy5億美元。
4. 預期市場規模
根據MarketsandMarkets的報告，小型模組式反應器市場預計從2024年的60億美元增長到2030年的71.4億美元，年複合增長率（CAGR）為3.0%。這一增長主要得益於亞太地區和美洲地區的快速工業化、城市化和脫碳目標。此外，人工智能和數據中心的快速發展對清潔能源的需求進一步推動了市場增長。其他研究，如Straits Research，預測市場到2032年可達138億美元，顯示出更高的增長潛力，但保守估計仍以MarketsandMarkets的數據為參考。
5. 進入門檻
進入便攜式核電產業的門檻極高，主要包括以下幾個方面：
- 監管要求：核能產業受到嚴格監管，需獲得如NRC等機構的設計和運營許可，這需要數年時間和大量資金投入。例如，NuScale Power花費多年才獲得NRC批准。
- 技術複雜性：開發SMR和微型反應器需要先進的核技術知識、專業人才和長期研發投入。
- 資本密集：建設和運營核反應器需要巨額資本，對於新進入者而言是一大挑戰。
- 安全與公共接受度：核能涉及安全和環境問題，需克服公眾對核能安全的疑慮，建立信任。
儘管如此，一些初創公司（如NANO Nuclear Energy和Oklo）以及傳統核能公司（如GE Hitachi）正透過創新設計和與政府、學術機構的合作，逐步克服這些障礙。
6. 產業優勢與障礙
優勢
- 更加靈活：比起傳統核電站至少需占地1平方英里，中心化的應用場景。SMR僅需0.06平方英里。甚至每個社區、每間工廠、每個家庭都有可能有自己的SMR。
- 更加安全：SMR要能獲得審批，條件就是發生事故也不能有放射性物質釋放。
- 建設快速：傳統核電站建設要5~10年，而SMR最快只需3年。
障礙
- 成本過高：目前來說，生產一千瓦時電力的成本，SMR並不比大型反應爐更經濟。
- 鈾原料需求高：另一個問題是SMR需要一種稱為高含量低濃縮鈾（HALEU）的鈾燃料，它比傳統的輕水反應爐燃料含有更高濃度的同位素鈾235，因此不代表它使用更少的鈾。例如，TerraPower的Natrium反應爐需要比輕水反應爐多2.5至3倍的天然鈾，才能產生千瓦時的電力。
- 核廢料問題依舊：SMR比起大型輕水反應爐，會導致相對更多的廢物量。美國國家科學院最近分析指出，先進反應爐並不能解決核廢料問題，實際上可能會加劇這個問題。
7. 其他相關內容
- 政府支持：多國政府和國際組織積極支持SMR和微型反應器的發展。例如，美國能源部（DOE）透過小型模組式反應器許可技術支持計劃（SMR-LTS）為產業提供資金支持，加拿大也將SMR視為實現淨零排放的關鍵技術。
- 國際合作：國際原子能機構（IAEA）正在推動SMR技術的標準化和國際合作，以加速其商業化進程。
- 技術挑戰：SMR和微型反應器需解決燃料循環、核廢料管理和長期運營可靠性等問題。此外，與可再生能源的整合以及在偏遠地區的部署也需要進一步技術突破。
- 市場驅動力：除了傳統電力市場，數據中心和AI產業的快速增長為SMR提供了新的應用場景。例如，科技巨頭如Amazon和Google正投資SMR技術以滿足其數據中心的能源需求。
- 審批流程：在美國要蓋核電站要通過美國能源部(DOE)與美國核管理委員會(NRC)兩個單位的審核，審核的環節包括了選址、設計、建造、營運、廢料處理等五個主要步驟。
總結
小型核電站技術已經出來很久了，並非最近才有的新技術，只是他的重要性就更顯突出。便攜式核電產業正處於快速發展階段，具有顯著的成長潛力，但也面臨監管、技術和財務上的挑戰。NuScale Power、NANO Nuclear Energy和Oklo等公司正透過技術創新和戰略合作，推動該產業向商業化邁進。
能源是否能跟得上絕對是AI發展的瓶頸之一。Elon Mask去年就說過只要電力需求能滿足，比人類更聰明的AGI將在兩年內實現。
除此之外，能源也是國安的重點之一，傳統大型核電站一旦損壞，就會一口氣影響十分廣泛的供電範圍，所以分散能源分布絕對是必要的措施，小型核電站可以在工廠預制生產，再到現場根據規模組裝，且能靈活在各種偏荒地帶建立起電力設施。比起傳統電廠拉線又省又快。
當今中美兩國無不在小型核電項目上瘋狂發力投入。目前中國石島灣SMR核電站已經商業化運行了，小小的領先了美國的腳步。
從投資的角度來說，現階段對該產業投資都要有很高度的對未來科技的期待，都還談不上真正帶來獲利，市場上也不乏炒作氛圍，所以相關個股都有著超高的本益比，期待它有朝一日突然間的技術大爆發，或是賭法規鬆綁、大訂單出現的新聞之類的。目前尚無法從公司經營的層面上、財務面上對其做評估分析。目前可以投資的幾家上市公司，如NuScale Power、NANO Nuclear Energy和Oklo等，其實沒有哪家技術一枝獨秀，更多的就是比誰能把夢想中的藍圖一一實現的執行力了。
Key Citations:
- Small Modular Reactor Market Size, Share, and Analysis - 2030
- Small Modular Reactor Market Size, Share & Trends by 2032
- What are Small Modular Reactors (SMRs)? | IAEA
- Microreactors - Idaho National Laboratory
- Advanced Small Modular Reactors (SMRs) | Department of Energy
- Small Nuclear Power Reactors - World Nuclear Association
- SMR小型核能電廠能對抗全球暖化？專家為何不看好
