“未来六到七年内，大量小型核反应堆将遍地皆是。”英伟达创始人黄仁勋的这一断言，让小型模块化反应堆（SMR）这一 “核能积木” 走入了公众的视野。当 ChatGPT 的推理需要消耗千台 GPU 的持续电力，当数据中心的年耗电量即将突破千亿千瓦时，传统能源已然难以承受算力之重。

“我们都将成为发电厂。”黄仁勋表示，这暗示着超大规模数据中心未来或许会考虑自行建设发电设施，“这或许是最为明智的做法。的确如此。而且它还能够减轻电网的负担。你可以按需建造任意数量的发电厂，还能向电网输送电力。”

他的预测与当下正在形成的趋势不谋而合。

国际能源署（IEA）预估，目前全球数据中心的能源需求约为415TWh，到 2030 年可能会增长至 945TWh，约占全球电力总消耗量的3%。国际能源署指出，训练最大的大型语言模型（LLM）需要约 154 兆瓦（MW）的电力。

高盛预计，到 2027 年，全球数据中心的电力需求相较于 2023 年将增长 50%，到本十年末将增长高达 165%。由于人工智能驱动的处理工作负载增加，数据中心的功率密度将从 2023 年的每平方英尺 162kW 提升至 2027 年的每平方英尺 176kW。

行业讨论的焦点不仅涵盖传统的大型反应堆以及已停运核电站的潜在重启，还涉及联邦政府资助的新项目，以及距离商业化应用仍需数年时间的新型反应堆设计。其中，SMR等技术备受瞩目。

宾利系统（Bentley Systems）欧洲、中东和非洲区（EMEA）首席价值官大卫·菲尔普（David Philp）指出，SMR提供了一种更为灵活、更具敏捷性的替代方案。“它们部署速度更快，占地面积更小，可部署于更多类型的场所，并且非常契合高密度人工智能数据中心动态的电力需求。”菲尔普说道。

SMR 凭借其灵活可控的能量供给，正成为破解 AI 能源困局的关键因素，更在全球能源转型中引发了一场技术革命。

根据国际原子能机构的数据，目前全球有超过80种SMR的设计和概念正在研发中。大多数仍处于早期阶段，但其中一些被认为近期即可投入使用。

支持者认为，SMR能够提供稳定的电力，且不会像化石燃料那样产生碳排放，并且可以选址在更靠近能源需求设施的地方，从而降低对长距离输电的依赖。

示范装置可能在2030年前开始建设，并有望在2030年代中期投入商业运营。然而，美国能源部尚未制定长期计划来管理这些反应堆将产生的放射性废物。

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迷你反应堆里的能量密码

SMR 本质上是核裂变技术的 “模块化精简”，其核心原理与大型核电相同 —— 通过铀 - 235 的可控裂变释放能量，不过在设计方面实现了质的飞跃，恰似将航母拆解为可灵活部署的护卫舰。

工程师兼核工业研究员莱昂内尔·拉戈斯（Leonel Lagos）指出，SMR发电量介于大型传统反应堆和小型微型反应堆之间。

传统大型核电站发电量超过1000MW，占地面积广阔，反应堆堆芯高度约为10米，足以供应70万至100万户家庭的用电需求。

而微型反应堆则截然相反，它们可以装进半挂卡车的车厢，发电量不到20MW，占地面积仅相当于一个足球场。

SMR介于这两种极端情况之间。其反应堆堆芯直径约3米，高约6米，一套完整的装置通常占地约50英亩。它们可以产生高达300MW的电力。

其能量转换环节清晰且高效：反应堆内的核燃料组件在中子轰击下发生裂变，瞬间释放出巨大热能；冷却剂（如水、氦气或熔融盐）将热量带出堆芯，并传递至蒸汽发生器；所产生的高温高压蒸汽推动汽轮机转动，最终通过发电机转化为电能。

中核集团及核动力院模块化小型堆科研专项总设计师、中国核动力研究设计院设计总师和“玲龙一号”SMR总设计师宋丹戎表示：“模块化设计使小堆具备了缩短建造周期、降低成本的双重优势，核心设备在工厂预制后于现场组装，彻底变革了大型核电‘现场浇筑’的模式。”

这种设计让 SMR 呈现出 “小而强” 的特点：功率覆盖几十到 300MW，恰好契合 AI 数据中心的能源需求范围；占地面积仅为大型核电的 1/10，甚至可部署在退役火电厂址或工业园区；部分型号采用常压运行设计，从根本上降低了爆炸风险。

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AI时代的能源理想解

黄仁勋的预判并非空穴来风，SMR 的技术特性与 AI 发展需求高度适配，在能源供给、安全保障、经济效益这三大层面展现出独特优势。

在能源供给领域，SMR 与 AI 数据中心“电老虎”的特质极为相符。NVIDIA 最新的 GB200 NVL72 芯片将单柜功耗提升至 132 kW，一个千柜数据中心的电力需求可达 120 MW —— 这恰好与“玲龙一号”等 SMR 的单堆功率完美契合。

法国核电站设计、制造及服务商法马通（Framatome）中国区总裁荣马凯（Jean - Marc Capdevila）分析指出：“小堆功率适配性良好，能够直接部署在数据中心附近，无需依赖复杂的电网连接，这对于追求零中断运行的 AI 算力基地而言至关重要。”

相较于传统能源方案，SMR的适配性体现在三个方面：在规模契合度上，SMR避免了“大马拉小车”式的资源浪费，单堆 50 - 300MW 的功率能够精准匹配从单园区到区域级算力基地的需求，还可通过多模块组合实现按需扩容。

在建设周期上，SMR 3-5 年的建设时间远远短于大型核电设施的 8-10年，能够跟上 AI芯片18-24个月迭代的快节奏产业窗口。

在部署难易程度上，SMR无需依赖大量冷却水，可在靠近内陆的数据中心部署，减少长途输电损耗，供电稳定性较电网提升30%以上，这对惧怕宕机的 AI 算力工厂来说至关重要。

更为关键的是，SMR提供的“近零碳基荷电”完美契合科技巨头的ESG诉求。谷歌与Kairos Power 签署的SMR采购协议、亚马逊向X-energy投入的5亿美元投资，均印证了这种需求的适配性。

在运行安全方面，SMR具备自带“熔断保护”的核技术。

福岛核事故的阴影让公众对核电安全性极为敏感，而SMR通过“非能动安全设计”重塑了安全逻辑。

宋丹戎强调：“小堆通过简化系统管道、优化压力容器设计，显著提升了固有安全性能，从根源上降低了失水事故风险。”这种设计类似于电水壶的干烧自动断电功能，无需依赖泵阀等能动设备和人工操作，仅依靠重力、自然循环等物理规律便可实现事故工况下的自动停堆。

以山东石岛湾高温气冷堆为例，其43万个燃料球被四层陶瓷结构包裹，能够耐受1620℃高温，即便堆芯失冷也不会熔化；中国“玲龙一号”将事故辐射影响范围缩小至300米，仅为大型核电的3%。此外，多数SMR采用地下布置或双层安全壳设计，抗震、防恐怖袭击能力显著增强，安保成本占总投资比例控制在12%以内。

在经济效益方面，SMR使核反应堆从“奢侈品”转变为“日用品”。

大型核电因投资巨大、周期漫长，长期以来被视作“能源奢侈品”，而SMR通过模块化创新重塑了成本逻辑。

首先，建设成本更易把控。工厂预制减少了现场施工误差，使单位造价较传统核电降低20%-30%，美国X-energy的Xe-100 气冷堆已将用电成本控制在0.03美元/度以内。国际能源署预测，到2040年中国 SMR 建设成本可降至约 2500 美元/千瓦，与大型压水堆相近。

其次，金融属性更为灵活。可通过“分批投资 + 长期购电协议”模式减轻初期资金压力，微软就计划通过长协锁定未来十年电价，避免现金流受电网波动的影响。

第三，复用价值显著。退役后模块可运回工厂处理，旧址还能改造为工业园区，土地复用率较传统核电提高 60%。

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法规、环保的双重考验

SMR的发展并非一帆风顺，在法规适配、环境保护等领域仍面临亟待攻克的瓶颈，这些问题也成为其规模化部署的 “绊脚石”。

在法规配套方面，全球核电监管体系大多是为大型反应堆量身定制的，SMR的模块化特性使其陷入 “适配难题”。美国核管会（NRC）的审批流程平均耗时7.2年，比SMR自身建设周期还要长；欧盟虽推动监管协调，但各国标准不尽相同，一款设计在德国获批后，在法国仍需重新进行安全评估，认证成本增加 25%。

宋丹戎坦言：“目前我国核能法规和标准主要针对大型堆，小堆行业标准体系尚在持续完善中，这直接影响了推广进程。”公众接受度更是一道无形的门槛。“邻避效应” 致使75%的民众反对在50公里内建设核反应堆，波兰某 SMR项目因民众抗议延期4.3 年，补偿金超2亿美元。这种 “法规 - 民意” 的双重阻碍，让不少项目卡在前置审批环节。

此外，在环保方面，SMR虽能降低运行阶段的碳排放，但未能从根本上解决核废料处置问题。不同技术路线的废料特性差异明显：液态金属冷却堆的放射性废物活度是轻水堆的3倍，处置成本增加40%；即便先进的钍基熔盐堆能减少90%的长寿命废料，仍需专用处置设施。

更为严峻的是燃料供应链问题。美国多款先进 SMR设施依赖高丰度低浓铀（HALEU），但本土产能仅能满足需求的15%，35%需从俄罗斯进口，这种 “燃料束缚” 既制约发展又存在地缘政治风险。

美国能源部预测，到2050年HALEU年需求可能超500吨，虽计划2027年前建成年产19吨的工厂，但短期内缺口难以弥补。此外，模块退役后的材料处理技术尚不成熟，全球尚无标准化的回收体系。

04

中美欧的发展格局与路径

面对SMR的发展契机，中美欧凭借不同的发展模式展开技术角逐，形成了 “中国举国推进、美国资本驱动、欧洲联盟协同” 的三分态势。

中国：举国体制下的 “三箭齐发”

中国将SMR纳入《中华人民共和国能源法》战略基础设施范畴，构建起 “轻水堆领跑、四代堆卡位、微型堆渗透” 的技术矩阵：

在技术层面，中核 “玲龙一号” 是全球首个通过 IAEA安全审查的陆基商用SMR，国产化率超 90%，于2025 年4月完成主泵吊装，预计 2026 年并网发电；中国科学院甘肃钍基熔盐堆实现钍铀燃料转换，关键设备100%自主化。宋丹戎指出：“全球建成和在建的小堆仅5个，我国‘玲龙一号’和石岛湾高温气冷堆均位列其中，技术成熟度领先。”

中国的示范项目山东石岛湾高温气冷堆已商业运行近万小时，海南昌江、甘肃武威等 3 个示范项目正有序推进，2027 年前将构建起多技术路线验证体系。

在法规建设方面，2025 年中国发布《小型模块堆通用用户要求文件》，涵盖 8000 余条技术规范，国家核安全局正制定专用审评导则，预计2026年底出台专项法规。

美国：资本驱动下的“创新与困境”

美国以私营企业为核心支柱，依靠政策补贴与资本投入推动发展，但面临成本与供应链方面的挑战。

在技术布局上，NuScale 的VOYGR系列获得 NRC 设计认证，由 77 兆瓦模块组成的电站功率可达 462 兆瓦；比尔・盖茨创立的 TerraPower 钠冷堆获得 40 亿美元投资，计划 2028 年在怀俄明州建成示范堆。

在SMR的建设进程中，不少科技巨头深度参与其中，例如亚马逊向 X-energy 投资5亿美元，谷歌锁定 SMR 电力供应，瞄准 AI 数据中心市场。正如荣马凯的观察：“甲骨文、微软、Meta 等科技公司纷纷出手布局 SMR，足以显示其对零碳基荷电力的迫切需求。”

但在发展过程中仍遭遇瓶颈。例如 NuScale 因成本从53亿美元飙升至93亿美元而丢失犹他州订单；HALEU燃料产能不足，2030 年前缺口达 85%，制约了先进堆的部署。

欧洲：联盟协同中的 “破局探索”

欧洲通过由 350 家机构组成的 “欧洲 SMR 联盟” 推进协同发展，聚焦退役煤电厂改造与工业脱碳。

重点项目包括罗马尼亚多伊切斯蒂项目采用 NuScale 技术，计划 2030 年商业运营；芬兰 LDR - 50 项目专注区域供热，2025 年底启动 1:1 试点建设；比利时牵头的 EAGLES - 300 铅冷堆适配制氢需求，联合三国启动国际预许可。

欧盟推动成员国监管机构开展共同安全评估，试图打破 “一国一标准” 的碎片化困境，但目前仅覆盖3种堆型。

然而，欧洲SMR供应链分散致使成本居高不下，核领域技能人才短缺，可再生能源降价进一步压缩市场空间。荣马凯认为：“欧洲小堆需求集中在特殊场景及出口市场，但供应链分散问题亟待解决。”

从当前的发展现状来看，SMR更像是算力时代的能源“期权”。尽管当海南昌江的 SMR 模块开始组装，当微软数据中心的服务器接入核动力，这场 “核能积木革命” 已从概念迈向现实。不过，SMR 并非解决当下能源问题的 “速效良方”，却是应对 AI 算力爆发、实现碳中和的 “长期选择”。

正如黄仁勋所言，未来六七年内，这些安静的能源模块将现身于数据中心旁、工业园区里，甚至偏远海岛。但要实现这一愿景，还需跨越法规适配、废料处置、公众信任这三重关卡。谁能率先攻克轴承密封等 “卡脖子” 材料难题，谁能建立跨区域的标准互认体系，谁就能在这场重塑能源霸权的竞赛中抢占先机。

算力的尽头关联着电表，而SMR正在为这只越转越快的电表，提供一种清洁、稳定且可持续的动力。