核能准备——为Denver引入小型模块化反应堆

问题

Denver 需要稳定、清洁的基荷电力——而它目前没有

Denver 面临能源”三难”困境：电网不可靠（参见供电可靠性与市政能源），需求激增，而气候目标要求淘汰化石燃料。风能和太阳能必不可少——但它们是间歇性的。科罗拉多州的风电场大约 35% 的时间在发电；太阳能板约 25%（EIA，2024）。其余 65-75% 的时间，必须由别的电源来保障供电。

目前，这个”别的电源”是天然气。2023 年，科罗拉多州 46% 的电力来自天然气（EIA State Electricity Profile）。每兆瓦时燃气发电约产生 0.4 公吨二氧化碳。仅靠可再生能源替代天然气，要么需要巨量的电池储能——而这种规模的储能尚不存在——要么就得接受数十年继续依赖化石燃料。

核电的容量因子超过 93%——它昼夜不停地运行，不受天气、季节或时段影响。一台 Xe-100 小型模块化反应堆可持续输出 80 MW。4 台机组组合可输出 320 MW——足以为约 240,000 户家庭提供稳定的零碳基荷电力，约占 Denver 家庭总数的 75%。

数据中心需求正在压垮电网

Xcel Energy 在科罗拉多州有 5.8 GW 的数据中心用电申请待处理——几乎相当于其现有 6.2 GW 的全部装机容量。Xcel 预计到 2040 年数据中心需求将达到 8.5 GW（Colorado Sun，2025）。这些设施需要全天候不间断供电。如果用天然气满足这一需求，科罗拉多州的气候目标将胎死腹中。如果只用风能和太阳能来满足，储能需求将极其庞大，成本也无从知晓。

这不是假设的问题。Amazon Web Services 已承诺向 X-energy 投资 5 亿美元，专门部署 Xe-100 反应堆为数据中心供电。Microsoft、Google 和 Meta 都已签署核电协议。市场已经给出答案：数据中心需要核电。

Denver 面临的问题是：这些清洁能源基础设施是建在这里——创造本地就业、税收和电网韧性——还是 Denver 把自己的电力需求”外包”给其他州建造的反应堆。

科罗拉多州刚刚打开了大门

2025 年 4 月，Polis 州长签署了 HB25-1040，根据科罗拉多州法律将核能归类为清洁能源。这是一个根本性的转变。核电现在有资格：

• 获得市县层面的清洁能源项目融资
• 计入科罗拉多州的清洁能源目标（2040 年实现 100% 清洁电力）
• 与风能和太阳能一起纳入公用事业公司的综合资源规划
• 享受其他清洁能源技术可获得的州税收优惠

Denver 国际机场（DIA）已经开始行动。2025 年 8 月，DIA 发布了一项 125 万美元的小型模块化反应堆（SMR）可行性研究招标——认识到机场目前 45 MW 的负荷（预计将超过 85 MW）可以由一台 80 MW 的 Xe-100 模块满足（American Nuclear Society，2025）。该研究因征求社区意见而暂停，但显示出机构层面的认真兴趣。

为什么特别选择 Xe-100

并非所有小型模块化反应堆都一样。由 X-energy 设计的 Xe-100 具有与 Denver 和科罗拉多州相关的具体优势：

**依靠物理规律而非机械系统实现非能动安全。**Xe-100 使用 TRISO（三结构各向同性）球床燃料——铀被包裹在多层碳和陶瓷中，能承受远超任何反应堆工况的温度。TRISO 燃料在物理上不可能熔毁。不存在类似三哩岛、切尔诺贝利或福岛的安全壳失效情形。一旦失去冷却，反应堆会依据物理规律自行停堆。

**氦气冷却，而非水冷。**这对科罗拉多州至关重要。该州年降水量为 14-17 英寸——仅为全国平均水平的一半——而且科罗拉多河正面临特大干旱（参见水安全与节水）。轻水反应堆需要消耗大量的水来冷却。Xe-100 使用氦气作为冷却剂，用水极少。在一个易旱的州，这不是小优势——而是先决条件。

**模块化、工厂制造。**每个 80 MW 模块都设计为在工厂制造并通过公路运至现场。这避免了历来导致核电项目成本超支的大规模现场施工。模块可以逐步增加——先建一个，待需求需要、成本得到验证后再增加。

**高温输出（750°C）。**除发电外，Xe-100 还能为制氢、海水淡化、区域供热和制造业提供工业工艺热。这种多用途性增强了经济可行性，并创造了电网以外的应用。

**设计寿命 60 年，容量因子 95% 以上。**这不是寿命 20 年的风机或 25 年的太阳能板。一次建设可为两代人提供稳定电力。

前车之鉴：NuScale 的失败

诚实要求我们承认，美国唯一另一个进入客户阶段的 SMR 项目出了什么问题。

NuScale Power 与犹他州联合市政电力系统（UAMPS）合作的无碳电力项目（Carbon Free Power Project）于 2023 年 11 月被取消，原因是成本从 53 亿美元飙升至 93 亿美元——上涨了 75%。每千瓦成本达到 $20,139/kW，大致相当于本身也已成为前车之鉴的 Vogtle 传统核电站。目标电价从 $55/MWh 升至 $89/MWh，而 UAMPS 仅为该电站 26% 的发电量争取到了认购承诺（Clean Air Task Force，2023）。

问题出在哪里——Denver 必须从中吸取什么教训：

1. **NuScale 的设计需要大规模现场土建。**其轻水 SMR 模块放置在一个大型地下水池中，无论模块数量多少都会产生巨大的固定施工成本。Xe-100 避免了这一点——模块是独立的、工厂制造的单元，不需要共用的安全壳水池。

2. **第一个客户选错了。**UAMPS 是一个由小型市政公用事业组成的联盟，没有核电经验，也没有能力承担成本风险。Denver——如果通过市政公用事业或特许经营要求来推进核电——将带来远为强大的机构能力和财务实力。

3. **最初的成本估算不可信。**NuScale 的成本从 2015 年的 $9,964/kW 翻了一倍多，到取消时达到 $21,561/kW。这并非 NuScale 独有——这是全球核电项目的普遍模式。Denver 的任何核电提案都必须包含具约束力的成本保护和退出机制。

4. **过早承诺。**NuScale 在完成 NRC 设计认证之前就启动了项目。在 Xe-100 完成设计认证并在德州 Dow Seadrift 项目中验证成本之前，Denver 不应投入资金。

Denver 目前在做什么

什么都没做。Denver 没有核能政策，没有把核能纳入清洁能源规划，也没有就 HB25-1040 对本市能源战略的影响表明立场。DIA 的可行性研究——在社区反对后暂停——是唯一的机构行动，而且那是机场的倡议，而非本市的能源政策。

我们的解决方案

1. Denver 核能准备计划

委托编制一份全面的核能准备计划，研究：

• **选址：**评估在 Denver 境内或附近部署 SMR 的潜在地点，包括 DIA、工业区、已有基础设施的前超级基金场址，以及 South Platte 走廊沿线的褐地。与 Adams 县、Arapahoe 县及周边辖区协调。
• **电网整合分析：**模拟 80-320 MW 的稳定核电基荷如何与 Denver 现有的可再生能源组合及 Xcel 电网整合——包括核电如何与间歇性的风能和太阳能互补而非竞争。
• **需求匹配：**确定最适合由核电供电的具体负荷：数据中心、DIA、水处理厂、医院、区域供热系统和工业制氢。
• **监管路径：**梳理 NRC 许可时间表、HB25-1040 下的州许可要求，以及部署 SMR 所需的地方土地使用审批。
• **成本基准：**以 Xe-100 在 Dow Seadrift 及其他早期部署中的实际表现——而不仅仅是开发商的预测——为依据，设定透明的成本目标。纳入具约束力的电费用户保护机制。
• **劳动力发展：**与 Community College of Denver、Emily Griffith Technical College 和 Colorado School of Mines 合作，在部署之前开发核技术员和工程师培训项目。

**时间表：**2027 年委托研究，2028 年年中完成，与 Xe-100 设计认证时间表和 DIA 可行性研究结果保持一致。

2. 支持并扩大 DIA 可行性研究

• 以结构化的社区参与程序解除 DIA 125 万美元 SMR 可行性研究的暂停状态——而不是取消
• 将研究范围扩展到机场运营之外，评估 SMR 在整个 Denver 都会区的潜力，包括与城市电网共享的基础设施
• 要求研究在评估其他 SMR 设计的同时专门评估 Xe-100（氦气冷却、TRISO 燃料、无需水冷）
• 纳入一项诚实的公开比较：核电、燃气调峰电厂与电池储能三者，在全天候满足 DIA 预计 85 MW 以上负荷方面的优劣

3. 将核能纳入 Denver 清洁能源框架

• 修订 Denver 气候行动规划，依据 HB25-1040 将核能列为清洁能源来源
• 将核能纳入未来任何市政公用事业的综合资源规划（相关内容：供电可靠性与市政能源）
• 设定目标：到 2040 年，Denver 50% 的电力来自稳定的零碳电源——核电与水电、地热一并计入，与间歇性的风能和太阳能分开统计
• 要求 Xcel（或任何继任公用事业公司）在向 PUC 提交的科罗拉多州资源规划中评估核能

4. 电费用户保护与成本问责

NuScale 的失败告诉我们，核电成本估算不能凭信任接受。Denver 必须在任何核电承诺中建立成本纪律：

• **在技术得到商业验证之前，不让电费用户承担风险。**Denver 不应为首台套建设风险出资。在 Denver 投入资金之前，必须由 Dow Seadrift 示范项目和早期商业部署确立真实成本。
• 固定价格购电协议（PPA）——如果 Denver 签约购买核电，应锁定每兆瓦时价格，由开发商而非电费用户承担建设成本超支风险
• 按里程碑承诺，每个阶段都设退出机制：可行性研究 → 选址 → NRC 许可 → 开工 → 商业运行。每个阶段都须证明成本表现后才能继续推进。
• 在每个里程碑由第三方工程公司而非反应堆开发商进行独立成本核查
• 透明地公开报告所有成本、时间表和绩效指标

5. 直面 Rocky Flats 的历史

Denver 与核技术的关系格外复杂。1952 年至 1992 年间，距 Denver 市中心 16 英里的 Rocky Flats 为核弹头生产钚引爆装置，其放射性物质污染了土壤和地下水，将持续 24,000 年（参见气候与环境正义）。任何无视这段历史的核能提案都将——而且理应——遭到强烈反对。

应对之道不是回避讨论，而是诚实地讨论：

• **SMR 与武器生产有根本区别。**Rocky Flats 在冷战保密时代以极低的安全文化浓缩武器级钚和铀。Xe-100 使用低浓铀（U-235 含量低于 20%，而武器级为 90% 以上），装在物理上不可能熔毁的 TRISO 燃料中。这是风险特征不同的不同技术。承认 Rocky Flats 的遗留问题并清楚地作出这一区分至关重要。
• **社区同意不容商量。**未经真正的、知情的社区参与，不得在 Denver 都会区选址建设 SMR——不是事后公关，而是在任何选址之前进行结构化的审议。前线社区，包括受 Rocky Flats 影响的社区，必须拥有实质性的发言权和否决权。
• **独立的安全监督。**Denver 地区的任何 SMR 都必须接受由社区任命的小组进行的独立环境监测——不仅仅是 NRC 的监管，还要有地方问责。持续公开报告所有辐射数据。
• **先对 Rocky Flats 问责。**在 Rocky Flats 污染问题尚未解决之前，Denver 不应拥抱核能。要求对 Rocky Flats 进行独立评估（如我们的气候与环境正义纲领所提议）与要求对 SMR 安全问责，是相辅相成而非相互矛盾的立场。一个认真对待核安全的城市会两者兼顾。

6. HALEU 燃料供应链

Xe-100 需要 U-235 丰度略低于 20% 的高丰度低浓铀（HALEU）。俄罗斯历来是全球主要供应国，但美国已于 2024 年禁止进口俄罗斯铀。国内供应正在建设中，但尚未形成规模：

• Centrus Energy（俄亥俄州 Piketon）截至 2025 年年中已生产 920 多公斤示范 HALEU，并正根据延长至 2026 年 6 月的 DOE 合同扩大生产（Power Magazine，2025）
• Nusano（犹他州）目标是在 2026 年第四季度提供首批商业 HALEU 样品，2027 年第一季度开始大规模生产，2029 年产能达到每年 350 公吨
• DOE 已承诺在十年内投入 27 亿美元扩大国内铀浓缩能力，并从《通胀削减法》中拨出 7 亿美元专门用于 HALEU 供应计划

Denver 的准备计划应将 HALEU 供应里程碑作为关键把关因素来跟踪——只有国内燃料供应得到保障，反应堆才可行。到 Denver 实际可能部署 SMR 时（2030 年代初至中期），预计将有多家国内 HALEU 供应商投入运营。

国际与国内证据

项目 / 国家	模式	结果
法国	50 多年来 70% 的电力来自核能。国有 EDF 运营 56 座反应堆。	电价和碳排放均处于欧洲最低之列。证明核电可在国家规模上运行数十年。
加拿大安大略省	60% 的电力来自核能。Bruce Power 运营世界最大的核电站。对现有机组进行翻新。	清洁基荷电力使安大略省拥有北美最清洁的电网之一。电价与化石燃料相比具有竞争力。
韩国	标准化反应堆设计（APR-1400）按时按预算建成。向阿联酋出口（Barakah）。	证明通过设计标准化和机构学习可以经济地建设核电——这正是 SMR 支持者所追求的模式。
德州 Dow Seadrift（规划中）	首个 Xe-100 部署项目：在 Dow 化工厂建设 4 机组（320 MW），提供电力和工业工艺热。X-energy ARDP 示范项目。	将确立 Xe-100 的真实建设成本和运行表现。Denver 应以这些结果——而非预测——为基准。
Amazon / X-energy	AWS 承诺向 X-energy 投资 5 亿美元。与 Energy Northwest 合作，首期部署 320 MW（4 台 Xe-100 模块），可扩展至 960 MW（12 台模块）。	大规模私人资本验证了 Xe-100 的商业可行性。AWS 的数据中心需要全天候清洁电力——这正是科罗拉多州面临的需求。
NuScale / UAMPS（前车之鉴）	462 MW 轻水 SMR 项目。成本从 53 亿美元升至 93 亿美元。仅 26% 的发电量获得认购。2023 年 11 月取消。	揭示了过早承诺、不可靠的成本估算和错选首个客户的危险。Denver 必须吸取这些教训。

资金来源

• **核能准备计划（可行性研究）：**一次性 $3-5M。资金来自 Denver 气候保护基金，以及 DOE 在 ARDP 和先进反应堆计划下的成本分担拨款。这是规划和分析——而非建设承诺。
• **扩大 DIA 可行性研究：**新增 $1-2M（在现有 125 万美元招标之外）。来自机场企业基金——不影响普通基金。
• **劳动力发展项目：**5 年内每年 $2-3M。资金来自 DOE 劳动力发展拨款、科罗拉多州高等教育部，以及与反应堆开发商的雇主合作。核技术员岗位年薪 $60,000-100,000——这是经济发展投资。
• **SMR 建设（如推进，2030 年代）：**按当前预测，4 机组 Xe-100（320 MW）估计需 15 亿至 25 亿美元——但这一数字并不确定，必须由实际部署来验证。通过以售电收入偿还的收益债券（公用事业基础设施的标准模式）、联邦生产税收抵免（根据《通胀削减法》，零碳发电每兆瓦时 $15）、DOE 贷款担保，以及可能来自需要稳定清洁电力的数据中心运营商的私人资本来融资。
• **Denver 不为之付费的部分：**首台套建设风险。Dow Seadrift 和 AWS/Energy Northwest 项目将承担示范成本。Denver 部署的是经过验证的技术，而不是实验项目。

**到 2030 年 Denver 的净成本：**用于规划、研究和劳动力发展的 $8-15M。建设资金（2030 年代）通过收益债券和联邦激励措施筹集——而非纳税人的钱。

常见问题

“有了 Rocky Flats 的前车之鉴，怎么还能为 Denver 提议核能？” Rocky Flats 是一座核武器工厂，在冷战期间以鲁莽的安全文化浓缩武器级钚。Xe-100 小型模块化反应堆使用装在物理上不可能熔毁的 TRISO 燃料中的低浓铀，以惰性氦气冷却，其非能动安全系统依据物理规律自行停堆——无需操作人员干预。这是根本不同的技术。承认 Rocky Flats 的污染（我们要求对其进行独立调查——参见气候与环境正义）与支持现代核能并不矛盾。一个认真对待核安全的城市会两者兼顾：要求为过去的伤害问责，并坚持对未来技术采用最高安全标准。

“可再生能源不是更便宜吗？为什么不多建风能和太阳能？” 在有风有阳光的时候，风能和太阳能的每兆瓦时成本更低。但电力需求是全天候的，而科罗拉多州的风电约 35% 的时间在发电，太阳能约 25%。其余时段要么需要电池储能（这种规模的储能尚不存在，而且会使可再生能源的实际成本每兆瓦时增加 $50-150），要么需要天然气（这会破坏气候目标），要么需要像核电这样稳定的零碳电力。诚实的答案是 Denver 两者都需要：在可用时用可再生能源提供最便宜的清洁电力，用核电提供在其余 65-75% 时间里保障供电的稳定基荷。这不是二选一，而是两者兼得。

“核废料怎么办？” 一台 Xe-100 模块每年产生约 3.5 立方米的乏燃料——大约一张大办公桌的大小。相比之下，核电将取代的燃气电厂每年排放数百万吨二氧化碳，而同等容量的风能和太阳能需要数千英亩的土地。用过的 TRISO 燃料是固态陶瓷——不会泄漏、流动或溶于水。根据《核废料政策法》（Nuclear Waste Policy Act），长期处置是联邦政府的责任。核废料挑战是真实存在的，但可以管控，而且其规模远小于化石燃料的废物流。

“SMR 尚未得到验证。NuScale 刚刚失败了。” NuScale 的失败具体而有启发性：一种需要大规模现场土建的轻水设计，卖给了一个没有核电经验的小型公用事业联盟，在设计认证完成之前就启动，成本翻了一倍。Xe-100 是不同的堆型（氦冷高温气冷堆 vs. 轻水堆），采用不同的建设方式（工厂制造的模块单元 vs. 现场建造的水池），由不同的客户支持（Amazon、Dow Chemical vs. 小型市政合作社）。这并不能保证成功——这正是我们的提案是分阶段准备、而非立即建设的原因。Denver 应现在就做准备，只有在实际部署证明经济性之后才投入资金。

“Denver 负担得起吗？” Denver 负担不起不为此做规划的后果。本市面临 5.8 GW 待处理的数据中心需求、不堪重负的 Xcel 电网、燃煤电厂退役，以及 2040 年清洁能源目标。如果答案是”只靠风能、太阳能和天然气”，那么要么气候目标失败，要么电网失败。核电是稳定清洁基荷中缺失的一块。准备计划的成本为 $3-5M——不到 Denver 年度预算的 0.1%。问题不在于 Denver 是否负担得起研究这件事，而在于当技术成熟时，Denver 是否承受得起毫无准备。

“用水问题呢？科罗拉多州正在干旱。” 这是支持选择 Xe-100 的最有力论据之一。传统核反应堆采用水冷，耗水量巨大。Xe-100 使用氦气作为冷却剂，用水极少——在一个降水量只有全国平均水平一半、科罗拉多河面临特大干旱的州，这是一项关键优势。在这一点上，并非所有反应堆都一样，Denver 应坚持采用低耗水或零耗水的冷却设计。

“燃料供应有保障吗？” 目前还没有——但到 Denver 部署时会有。Xe-100 需要 HALEU 燃料，目前国内供应有限。不过，Centrus Energy 正在俄亥俄州生产示范量，Nusano 的目标是在 2027 年第一季度实现商业生产，2029 年达到每年 350 公吨，DOE 也已承诺投入 27 亿美元扩大国内浓缩能力。Denver 现实的部署时间表（2030 年代初至中期）与预计的国内 HALEU 供应能力相吻合。准备计划将燃料供应作为关键里程碑加以跟踪。

参考文献

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• IEEFA. (2023). “Eye-popping new cost estimates released for NuScale small modular reactor.” ($20,139/kW cost, $89/MWh target price.)
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