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綠學院》核能復興五部曲:神龍擺尾!8家新世代核分裂技術公司大評比

信傳媒

更新於 02月01日09:26 • 發布於 02月01日09:25 • 綠學院
對MIT博士夫妻檔,淘寶相中了Idaho National Lab (INL)中成功運轉三十年的快中子反應爐,成立Oklo,著手進行商業化。(圖片來源/Oklo頻道)

新世代核分裂技術路線一:快中子反應爐

這一組是綠色帶路人心中的狀元Oklo及榜眼TerraPower。在《核能復興二部曲:能源的盡頭是核能之龍生九子》一文提到,現在核能發電都是利用慢中子的核分裂原理,標準燃料棒的U-235濃度為3%~5%,是低濃縮鈾(Low-Enrichment Uranium, LEU),主要是考量在反應爐外的儲存及運送安全,不會有連鎖反應的風險。

但是金屬鈾遲早也會碰到「石油危機」,光以現在的核電用料,全球鈾礦一兩百年就會開採殆盡,若加上AI及淨零需求,五十年就可能米缸見底了。鈾是消耗品,不能再生,要電又不能省,開源節流兩不通。

別急,核能復興二部曲不是還提到U-238,U-238不也是鈾?沒錯,只要把慢中子改成快中子,U-238也能燒,鈾原料等於一舉爆增140倍,也就是萬年無憂,更把幾萬年的頭疼核廢料,輾壓成幾百年的小麻煩,天下武學唯快不破,金庸大師誠不欺我。

快中子反應爐就是來改善這些問題的。改成使用濃度為5%~19.75%的高質低濃縮鈾(High Assay Low Enrichment Uranium, HALEU),避開軍事用的20%高濃縮鈾紅線,好處是核反應爐體積可變小、可以三十年運轉完全不需要更換燃料、也不需要每一年半停機大修換燃料,弄得整個月都不能發電。

八家新世代核分裂技術公司大評比
Oklo:核能特斯拉

美國總統卡特廢掉的只是商業快中子反應爐的發展,國家實驗室內可沒停歇,該幹啥幹啥。十多年前,一對MIT博士夫妻檔,淘寶相中了Idaho National Lab (INL)中成功運轉三十年的快中子反應爐,成立Oklo,著手進行商業化。對國家實驗室的科學家團隊而言,得獎無數的快中子反應爐研究,原本以為只能終老塵封於國家實驗室中,Oklo的出現可是天大的鼓舞與驚奇,自然是一拍即合,傾囊相授大力配合,就是盼這畢生心血結晶能早日實現商業化。

Oklo的Aurora電廠,是本於INL的EBR-II (Experimental Breeder Reactor-II),足以傲視群雄的,就是EBR-II三十年完整運行的數據與參數。核電廠最關鍵的建照審查,重點在核能安全,電腦再怎精算模擬設計,都比不上鐵打實證的數據(Data Is King),Aurora直接繼承了EBR-II,等於比別家的紙上談兵設計早起跑了三十年!

再者,Aurora使用液態鈉冷卻,鈉沸點高達 880°C,在高溫常壓下運轉,效率高且無高壓蒸汽爆炸風險,無需傳統龐大的銅牆鐵壁圍阻體建築。使用的HALEU燃料來自回收EBR-II的核廢燃料,不僅做到循環經濟,重點是免費,發電成本又比別家便宜一大截!也是華山論劍八強中唯一不用蒸汽發電,而是使用超臨界二氧化碳(Super-Critical CO2),發電效率可達同級功率的翻倍。

再來比選址。Aurora電廠選在INL的國有土地,各種便利當然不是那些外頭自行覓地能比。當各家都還在纏鬥最難搞的執照申請,Aurora已另闢蹊徑,通過能源部批準在INL開始施工興建了(註一)。想當年台積電的起家,不也就是靠著國家全力扶持技術、資金、法規、土地。

Oklo的商業模式是賣電不賣廠。傳統的核電,從申請、蓋廠、運轉維修、到最後除役拆廠、廢料處理等,不但耗時費力,不同階段還要各種極專業人才,等於想喝到牛奶,要先搞個牧場養大乳牛。而現在客戶不需要懂核能,更不需要承擔建廠及運轉風險,只要付電費即可。Oklo這種能源即服務模式(Energy as a service),當然利潤可觀,且在該公司的早期主要投資人Sam Altman全力加持下,AI算力中心和資料中心更是趨之若鶩,手中訂單遙遙領先競爭對手。再加上現任美國能源部長是 Oklo 的前董事,美國政府對核能一路綠燈並不斷加碼,暱稱核能特斯拉的Oklo,早被資本市場視作「川普概念股」及「核能復興領頭羊」。

看到這里,你應該忍不住想聽Oklo的股票分析了吧。若從2024年9月低點到最高點計算,股價一度上漲超過2,800%!市場上還出現了以Oklo公司為標的之兩倍槓桿ETF,一時之間市場對於小型核能公司非常狂熱。不過,該公司目前還沒有任何收入,預計要到2027年底或2028年初才會開始有電廠營運;與Meta簽訂的大型商業合約,約定Meta透過預付電費的方式,資助Oklo在美國俄亥俄州建設容量1.2GW的核反應爐,要到2030年才會啟用。

且簽購售電合約(Power Purchase Agreement, PPA)的服務模式,意味著Oklo要自己設廠承擔資本支出,這會累積很高的資金壓力。一旦有任何事故,或是市場情緒變化導致金融市場的波動,都可能影響公司估值。從2025年10月14日高點到年底,股價下跌超過58%,就可以看出波動劇烈的程度。

TerraPower:電網泰坦

不同於Oklo專攻小型核能,比爾.蓋茲鼎力獨資的TerraPower,瞄準的是GW等級的傳統火力發電廠。在淨零目標下,旨在取代高污染的燃煤電廠,整個燃煤發電是近200 GW的商機,這就是電網泰坦TerraPower睥睨山河的氣魄。

TerraPower的345MW的Natrium電廠,分為核島(Nuclear Island)和能島(Energy Island)兩系統區,請見圖一的設計圖,介紹幾個競爭優勢:

超強系統安全:核島與能島的獨立設計,讓核安風險不會影響獨立的儲能發電,大幅提升安全度
規模經濟:同 Oklo,核島的快中子反應爐也用HALEU燃料及液態鈉冷卻,高溫常壓運轉,但功率高達345 MW,遠比Oklo更具規模經濟。惟相對的工程也大,用地與交貨靈活度不如Oklo
被動安全:即使發生全廠斷電,Natrium依賴核反應爐外的自然空氣對流移除餘熱,無需被動的人工系統介入,即可長時間冷卻爐心
管控化學風險:雖然金屬鈉遇水或空氣會燃燒,但Natrium採用中介迴路設計,將放射性鈉與發電系統隔離,即使發生洩漏也不會導致放射性物質外洩
全球首座核電廠加儲能的設計:採用獨門絕技的熔鹽儲能系統(註二),可以全天候滿載運轉,確保最高的熱效率與壽命。核島中核反應產生的熱能,先送到獨立的能島熔鹽桶中儲存,再依用電需求適時地將熱能轉成蒸汽發電,必要時可以加大45%功率到500 MW,達5.5小時之久,支持電網可靠度
微軟是全球推動淨零排放最積極的企業,目標2050年前要把微軟創業半世紀以來的碳債全數償清,Natrium的起手勢,代表的是願景與雄心。

技術進步固然振奮人心,股市激情則往往伴隨著跌宕起伏。如果你對小型核能公司的股票充滿熱忱,請記得股市有時候是很瘋狂的,未來很難預測,你只能精進決策。你可以用對你來說小比例的資金,例如1%-5%,去試著駕馭股價的本夢比,在公司估值越低時資金比例可以多一點,估值越高時可以少一點,這中間的停利點可以參考過去類似股票漲幅的最大可能範圍,再分段執行賣出。這樣既可以讓你享受股市沖浪的快感,同時也避免萬一被瘋狗浪捲走時,你受傷的僅僅是一小部分的資金。

下一篇,我們繼續來看賽道上其他的公司。

(註一)美國能源部依據第14301號行政命令推動「反應器先導計畫」(Reactor Pilot Program),目標是在2026年7月4日前,也就是美國建國250週年,至少三種第四代先導反應器達到臨界發電,展示美國核能創新實力。將傳統核電需耗至少5-10年的流程壓縮至極短時間,開綠燈機制說明如下:

1. 能源部授權取代核管會執照:這是最核心的加速機制,直接跳過傳統核電廠需核管會極其繁瑣冗長的兩階段審查。因為這些先導反應器位於INL內,定義為實驗示範性質,根據《原子能法》,能源部有權直接審核準非商業執照。

2. 環境審查簡化:預先批準場址,INL已有場址環境影響評估報告,不需重新進行環評,僅需簡易的差異分析補充。

3. 能源部採用更靈活的風險安全分析,能入選的設計本質自然極安全,審查重點從「檢查細部零件」轉為「驗證系統整體安全」,大幅減少了審查的工作量。

4. 基礎設施與燃料支援:直接改建INL現有設施,不用蓋新廠房,同時能源部優先調撥HALEU庫存,解決了商業市場上燃料短缺的瓶頸。

這種開綠燈的快速通道是以國家實驗室現成資源換取時間:透過將反應器限制在國家實驗室內(非商業電網),利用政府的行政權限,繞過傳統商業法規的壁壘,超速實現「點火」的戰略目標,作為國慶獻禮。華山論劍八強中唯一選上先導計畫的就是OKLO,已攻入前四強準決賽,同時也是先導計畫中資金最充裕,並且唯一上市的公司

(註二)Natrium的儲能系統是儲熱、不是儲電,一般想到的儲能就是直接儲電的鋰電池。Natrium的設計同集熱式太陽能電廠(Concentrated Solar Power, CSP)的儲能方式,強力聚光加熱融鹽後,再行蒸汽發電。我們熟知的抽蓄水力電廠,是利用離峰電力抽水蓄成上遊水庫位能,尖峰用電再放水將位能轉成電能。

美國一般用戶的尖離峰電價差約3-4倍,很多電動車車主會設定在半夜充電。而Natrium瞄準的是電價會浮動的電能市場,賣給電力公司的電價差可達到5-10倍、甚至100多倍。所以Natrium是一個電力交易神器,若說PK傳統火力發電是正,那價差就是奇,真是「以正合,以奇勝」。

同樣的儲能設計,集熱式太陽能電廠靠天吃飯,Natrium既有核能的7/24穩定能源,又有太陽能的靈活調度能力,想儲就儲,想發就發,而且廠址用地更只要集熱式太陽能電廠的百分之一,比起太陽能,Natrium是十足的小而美、瘦而狠

作者:王曉中
台大土木系畢業,美西北大學環工輻射博士。縱橫產官學研四十餘年,歷任原能會客座專家、國科會(芝加哥科學組組長、環發會執行祕書)、及美國家研究院、美核能工業界核安專家等,並在台大土木及公衛、成大、中醫大、北科大、政大、淡江、雲科大等授課。業餘耕耘文字,當過數種科技刊物總編,拿下國科會首屆科普文學獎

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