奧克勞：一顆冉冉升起的“新星”

《Atomic Insights》網站月中刊發羅德·亞當斯（Rod Adams）的文章［1］，讚美矽谷核能創新公司奧克勞（Oklo）是顆“新星”，在“創造歷史”……

圖1 藝術家展示的奧蘭諾核電裝置

新一代清潔能源即將出現

奧克勞（Oklo）是一家清潔能源公司，專注開發人們想要購買的產品和服務。2020年，他們提交、美國核管會（US NRC）也接受了他們的奧羅拉核電裝置（Aurora）建造與執行聯合許可證申請，創造了歷史［2］。

過去幾年裡，奧克勞還在多個方面取得顯著進步。已批准他們使用愛達荷國家實驗室（INL）科技園區的一個特定廠址［3］，建造他們的首個裝置。這種安排包括授予使用這個場地的長期許可證。環境評估已在進行中。

奧克勞進一步認識到，INL一直在儲存EBR-II專案產生的核廢料，也知道這些廢料非常適合作為他們的反應堆的核燃料。他們已經與INL達成提供這種核廢料的協議，並經美國能源部（DOE）批准，用作他們的反應堆的核燃料。

在開發新一代核能的基本要素方面取得快速進展的同時，奧克勞還一直在悄悄地打造吸引投資者的業務。有相當多的證據證明這一點：因為奧克勞一直非常成功地利用矽谷和其他地區可用的大量風險投資。

奧克勞公司由麻省理工學院（MIT）畢業生傑克·德威特（Jake Dewitte）和卡羅琳·科克倫（Caroline Cochran）於2013年創立，它通過了許多重要的技術里程碑，比許多核專業人士想象得要快。在此過程中，他們還對自己與風險投資的關係有了敏銳的理解，也磨練了自己向投資者傳達自己“願景”的能力——這是一個企業家競爭資助的基本要素。

“捕捉”長期評估的方法

奧克勞公司的創始人首先申請並接受了位於矽谷的Y Combinator創業孵化器專案［4］，這是其他先進堆企業幾乎沒有做過的早期步驟。認識到很多投資活動發生在那裡，創始人把他們的公司搬到了矽谷。在那裡，他們加入一個更廣泛的企業家社團，磨練了技能，建立了早已證明非常重要的人際關係，使他們能夠成功地籌集到種子和A輪風險投資［5］。

很快發現，奧克勞已走過很長的路。這個團體在2019年12月就向世界介紹了奧羅拉核電裝置，展示了令人驚歎、絢麗的建築設計，激發每個人想象“第四代”核能的樣子。與此同時，奧克勞小心翼翼地管理自己的成長，創造的企業文化和品牌形象散發出年輕創始人價值觀。

奧克勞建立了多元化、一體化、高效的團隊，在運營的第七年，只有幾十名員工。儘管如此，奧克勞公司還是慷慨地投入時間，在核能界培養良好公民意識，在四年的“預許可申請”期間與NRC互動，界定了改進的審評引數，教育業內人士瞭解第四代核能開發人員的需求，還廣泛參與討論，向公眾解釋先進核技術。

圖2 奧克勞公司的成員

奧克勞將價值融入他們的反應堆設計中，在電廠建築內建立了開放的空間，便於各界人士理解。雖然看起來有點浪費，但這樣的特性可以贏得邊遠社群的支援，包括奧克勞最初的目標客戶，評估奧羅拉如何取代他們“骯髒”的柴油發電機。在創造性地思考先進核能如何幫助偏遠社群提高生活質量時，奧克勞已成功地吸引了相當多客戶的興趣。

“同類首個”

奧克勞正在開發“同類首個”（FOAK）先進能源系統，通常包含獨特的成本和風險，可能會嚇跑投資者。然而，奧克勞的簡單、安全、小型堆“非能動”地冷卻自身，這種設計已經得到很好地證明。他們以實驗增殖堆II（EBR-2）為基礎，這個快堆曾運行了30年，提供了大量的效能資料，有助於NRC的監管人員適應設計的技術功能。

因此，雖然有些人可能認為，奧克勞公司向NRC提出的“首個”第四代核能系統申請，可能永遠不會獲得批准，儘管它比之前的第三代核電廠提交的申請檔案要“短”得多，但NRC接受了這個申請。根據《核能創新和現代化法案》（NEIMA）的要求，審查過程預計需要三年時間，而不是四年才能完成。這意味著奧克勞公司應在2023年上半年獲得NRC的“認證書”。

與此同時，在INL，奧克勞已經開始與這個高度支援和有深厚技術基礎的社群發展相互關係。在那裡，他們將獲得相當多的專業知識和實驗室資源。受保護的國家實驗室基地，可使安全和核保障問題獲得徹底解決，同時這個裝置也能克服某些“未經證實”的爭議。

所有這些因素結合在一起，使歐克陸公司成為投資者的“極具誘惑力的機遇”。歐克陸公司本身就是個令人印象深刻的首創風投企業。它展示的，是個精益、高效的組織，有能力取得長足進步。透過聰明地工作並願意投資，讓人們參與進來，歐克陸避免了許多過去與核開發相關的陷阱、延誤和費用。奧克勞公司已經做好準備，到2024年開始建造第一個奧羅拉核電廠；“保守”地估計，到2025年完工。

技術設計與成本估算

羅德·亞當斯（Rod Adams）早就在關注矽谷的這顆“新星”。因為有許多方面“出人意料”，令人振奮［6］。

奧羅拉核電裝置是快堆設計，熱/電功率4/1。5 MW ，無慢化劑，靠熱管液態金屬將堆芯裂變熱能傳輸給發電系統。

據奧克勞說，奧羅拉建造成本約需1000萬美元，運營成本300萬美元/年，年發電量約131。4萬kWh。核燃料和土地兩項，從能源部租借：不用高含量低濃縮鈾（HALEU），堆芯裝料3噸，費用1600萬美元，這筆錢省了。租借、執行壽期20年，平準化發電成本約為180美元/MWh。這種型別的快堆，商用化後改進型，在無需換料的情況下甚至可執行40年或更久［7］。

圖3 奧羅拉快堆裝置的“樸素”外觀

整個系統安裝在地下室內。完成預定的執行期後，乏核燃料返還能源部。現場退役，清空，奧克勞公司承諾購買適當的財務保證工具，支付預期的退役成本。

據提交的最終安全分析報告（FSAR）說，反應堆“禁區”、低人口區和應急規劃區均由廠房外牆確定。廣泛的安全分析沒有發現任何可信的事件會釋放裂變產物或增加建築物外的輻射水平。

預計“同類首個”發電裝置，正常執行期間無需人員“干預”，兩個訓練有素的現場監控人員即可維護廠房和二次發電系統。

歐克陸的成本看起來並不是那麼古怪。報價是“同類首個”（FOAK），發電裝置可放在離客戶足夠近的地方，使傳輸成本最小化。在加拿大邊疆區的某些社群，電力來自柴油發電機，它們燃燒的餾分油透過卡車、駁船或飛機運輸，價格不菲（約為2美元/kWh）。

奧克勞的低成本並不僅是為了吸引客戶的興趣。它的計劃是設計、建造、擁有和運營一發電裝置。收入將來自銷售這種發電裝置的各種產品：如熱、電，也許還有其他產品，如制氫或同位素生產。

值得質疑的是核燃料的成本假設。奧克勞公司的設計結果導致低燃燃耗，為何假設輸入的核燃料使用20年後沒有剩餘值？執行初裝載的不是新鮮核材料（HALEU），壽期末的燃耗很淺。在偏遠寒冷的地區，奧羅拉核電裝置是“天然客戶”，出售熱量將是一種自然的額外收入。

爭議

［8］

“微堆是個令人興奮的創新，完全顛覆了核能技術的敘事。”“微堆有望透過技術學習獲得成本競爭力，從而改變這種正規化。”小堆沒有“規模”經濟，但有“數量”經濟前景。奧克勞公司計劃擁有並運營這種微堆的客戶，還可能包括公用事業公司、工業場所、大公司和大學校園。

世界核協會（WNA）高階分析師喬納森·科布（Jonathan Cobb）告訴CNBC，“今天的大型反應堆滿足大城市對清潔電力的需求。”“但較小的反應堆能給偏遠地區和其他位置提供低碳電力和熱能，這裡所需的容量也就幾個MWe。”微堆因規模小、建造速度快。“保守估計，不到一年就能建成這種核電廠。”

快堆技術的重大優勢在於能利用傳統核反應堆的乏核燃料。這種技術能“釋放核燃料內剩餘的能量”。也縮短了放射性廢料中有毒成分衰變的時間，從整體上改變核廢料的狀況：“就是把不得不考慮管理10萬年或100萬年的核廢料……實際上變成只考慮幾百年、也許幾千年的形式。”

奧克勞公司有宏偉的計劃，但仍需克服各種監管障礙。某些安全專家對這個公司的微堆可以“無人值守”地執行提出異議。憂思科學家聯盟（UCS）核能安全主任埃德溫·萊曼（Edwin Lyman）認為，讓微堆“無人值守”是不安全的。他撰寫了一份關於先進核技術安全的廣泛而又詳盡的報告。

萊曼接受CNBC採訪時說，“最大的問題是，經濟效益太差，實際上違背了‘規模經濟’。微堆供應商正在推動減少（甚至完全取消）執行和安保等人員。”“即使是個非常小的反應堆，也含有足夠多的放射性物質，如遭到破壞，會造成大問題，而且從未證實這種反應堆‘如此安全’，甚至沒有執行人員也能正常執行。”萊曼說，微堆使用的核燃料，“必須嚴格防範盜竊”。

美國普林斯頓大學高階研究物理學家、公共與國際事務名譽教授弗蘭克·馮·希佩爾（Frank N。 von Hippel）也對小型堆的經濟性表示擔憂。他憂慮必要的安保開支。希佩爾告訴CNBC，“一個問題是在偏遠地區，監管機構需要什麼樣的安保安排？全天候多個警衛可能會消耗大部分總收益。”

歐克羅公司聯合創始人卡羅琳·科克倫（Caroline Cochran）迴應這些擔憂時說，在美國和全球範圍，已經有某些核反應堆“在沒有安全部隊的情況下執行，而且過去幾十年來有完美的安全記錄。”

核能智庫核創新聯盟（NIA）專案經理亞歷克斯·吉爾伯特（Alex Gilbert）說，同樣重要的是，要承認這種機組都很小，因此“無法單獨達到廣泛脫碳所需的規模。”“微堆可以幫助較小的電網脫碳，但只是應對氣候挑戰所需的核能創新的第一步。” 但科克倫說，向清潔能源過渡的迫切需要指向的戰略是，“讓我們利用擁有的各種工具。”

啟示

近兩年來，一直在關注奧克勞公司微堆專案的進展。儘管並不瞭解專案的具體內容、是否能夠成功，但它的思維模式和開闢的“道路”引人思考，值得討論。

這是美國2013年成立的私營公司，首次提出並獲美國核管會接受的非輕水反應堆聯合許可申請（COL）。這個申請，很可能成為今後所有非輕水堆許可申請的重要先例。因此奧克勞公司的奧羅拉快堆，既是科技創新，也是制度創新，意義重大。

重要的是“道路”：籍籍無名的私營初創公司開發的規模極小的“微堆”，能讓美國能源部出資、國家重點實驗室甘願無條件配合，在自己的“園區”內示範，標明重要的是新服務的能源市場的潛質和“正規化”。美國核管會已經“內化”了國會和奧巴馬政府頒佈的立法中所給予的指導，正在努力重新獲得作為世界上最好的核監管機構的地位。

歐克陸的設計，很可能從技術上開闢了一種“安全”模式：反應堆功率水平足夠小、但可提供有價值的能源，安全問題不會成為挑戰。

美國能源部、INL處理老式快堆乏核燃料的“啟示”：與其把敏感的可裂變/易裂變鈾、鈽和釷與高放裂變產物混合後固化處置，或製成MOX燃料再入堆一次，不如儘快認證、開始構建奧羅拉型的新設計，一次裝料，執行20年甚至更久。美國Elysium工業公司開發的氯化物熔鹽快堆（MCFR）的初始裝料，就擬用橡樹嶺國家實驗室正在處置的這種乏核材料（包括退役的軍用高濃鈾、鈽等和研究用乏核燃料）［9］。

資料與註釋

1 Rod Adams， Catching Oklo—a rising star！ Atomic Insights，December 14， 2021

2 Bonita Chan， Oklo Announces Historic Acceptance of Combined License Application， BUSINESS WIRE， June 15， 2020

3 Bonita Chan， Oklo Inc。 Announces U。S。 Department of Energy Site Use Permit for Idaho National Laboratory Site， Business Wire， December 10， 2019

4 Y Combinator：創業投資加速器，Y Combinator成立於2005年，是美國著名創業孵化器，扶持初創企業併為其提供創業指南。Y Combinator只關注於最早期的創業團隊，在創業團隊的起步階段介入並提供相應的幫助。2012年，《福布斯》將YC評選為最有價值的孵化器。

5 種子和A輪風險投資：一家剛起步的初創公司獲得資金和其他來源的途徑可能有限。銀行和其他投資者可能不願意投資，因為它沒有歷史或既定的記錄，或任何成功的衡量標準。許多初創公司的高管經常向他們認識的人——家人和朋友——尋求初始投資。這種融資被稱為種子資本。接下來，還可以進行A輪、B輪和C輪融資，如果合適的話，還可以進行額外的努力來賺取資本。A、B和C輪融資是企業的必要組成部分，如果企業決定自己自力更生，或者僅僅依靠朋友、家人的慷慨和自己的財力來生存，是遠遠不夠的。

6 Atomic Insights 20-03 18-Oklo has filed first combined license application （COLA） with the NRC since 2009

7 Zach Winn， Commercializing next-generation nuclear energy technology， MIT News， November 13， 2020

8 Catherine Clifford， Oklo has a plan to make tiny nuclear reactors that run off nuclear waste， CNBC， JUN 28 2021

9 GAIN， Synthesis of Molten Chloride Salt Fast Reactor Fuel Salt from Spent Nuclear Fuel， RFA-17-14592， YEAR AWARDED： 2017