十多年前，一份合同被簽署，要在芬蘭建造世界上第一座第三代歐洲壓水反應堆（EPR）。這座由法國製造商阿海琺（Areva）宣稱是當時最先進安全設計的尖端1600兆瓦核電站，奧爾基洛託3號機組，至今仍在建設中。阿海琺和芬蘭公用事業公司TVO之間出現了各種挫折以及無休止的互相指責，雙方因不斷上漲的成本而陷入法庭訴訟。現在，該反應堆可能至少要到2017年才能完工，甚至可能永遠無法完工，其價格標籤高達110億美元，是最初估計的兩倍多。
奧爾基洛託3號機組的情況並非個例。阿海琺在法國弗拉芒維爾的另一座EPR也落後於計劃並超出預算。最近在英國達成的兩座新EPR的政府協議也受到了抨擊。
核電復興的前景在美國也好不到哪裡去。儘管這項技術從來都不便宜，但成本超支和延誤正在困擾著目前正在建設的少數幾個下一代壓水反應堆，這是自日本2011年福島核災難以來的首次。甚至在災難發生之前，麻省理工學院的一項研究發現，全球新建核電站的成本從2002年到2009年翻了一番。第三代反應堆具有安全特性，應能防止類似於福島的核洩漏，但政治爭議以及高昂的價格意味著美國和歐洲的新核設施可能只有個位數，而不是十年前計劃的數十個。
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具有諷刺意味的是，亞洲的經驗截然不同。阿海琺的兩座EPR預計將於明年在中國上線。中國和韓國正在建設第三代反應堆，其建設延誤和成本超支少於西方同行。“他們對此一心一意，”劍橋大學核能課程主任託尼·魯斯通說。“而這種一心一意有其優勢。”中國和其他亞洲國家在過去30年裡一直在不停地建設，而美國多年的停滯導致了建設知識的喪失。中國似乎還擁有無盡的人力優勢，並且該國最大的核公司由國家所有。
西方可能遇到的唯一轉機是技術轉向小型模組化反應堆（SMR），美國能源部（DoE）部長歐內斯特·莫尼茲表示，在他的機構的支援下，這種反應堆最早可能在2022年部署。但即使是SMR也面臨著不確定性和漫長的商業部署之路。
更大，但並不便宜
面對延誤，美國政府最近拿出資金，試圖啟動國核心電產業。美國能源部在2月份為佐治亞州沃格特勒發電廠正在建設中的兩座新的西屋AP1000核反應堆提供了65億美元的貸款擔保。這些機組是壓水反應堆，是美國大約30年來首次破土動工的新設施。
在美國建造的另外兩座新反應堆，位於南卡羅來納州，也是AP1000。該設計是西屋公司對第三代壓水反應堆的改進，每個反應堆產生約1000兆瓦的電力。這兩座沃格特勒機組預計將於2017年和2018年上線。南卡羅來納機組將稍後建成，在南卡羅來納州電力和天然氣公司的V.C. Summer核電站建設。世界上第一座AP1000計劃於2015年在中國上線。“可以公平地說，公用事業公司正在關注他們的經驗，”美國能源部核能助理部長皮特·萊昂斯指出。
“一個大型反應堆現在是1.6吉瓦[1600兆瓦]，他們這樣做是為了降低單位成本，”魯斯通說，但尺寸的增加導致了建設問題。在奧爾基洛託3號EPR的案例中，他指出，安全工程師設計了一個具有更多泵和閥門的反應堆，以防止任何冷卻劑的損失，“但並沒有在建設設計上投入太多精力”，這導致了成本超支。EPR有一個80,000立方米的雙層安全殼結構，它位於三米厚的混凝土基座上。該系統還有四個獨立的冷卻系統，每個系統都有自己的水泵、閥門和控制系統——所有這些都增加了現場建設的複雜性。
佐治亞電力公司建造的AP1000的成本和延誤也在增加，部分原因是這些機組必須滿足監管機構在2001年9月11日襲擊和福島核洩漏事件後引入的更嚴格的安全要求。安全系統本身實際上更簡單，這應該有助於降低成本。西屋公司的設計不是採用更多泵，而是減少了50%的安全相關閥門和80%的安全相關泵送。“這是一個本質上更簡單的設計，”魯斯通說，他將自然迴圈系統比作汽車散熱器。西屋公司核電站高階副總裁傑夫·本傑明說，該反應堆的佔地面積略小於一個只能產生約一半電力的舊反應堆。
簡化的AP1000安全系統被稱為“被動”設計，也就是說，如果發生類似於福島的故障，則不需要人為干預來關閉反應堆。本傑明說，被動安全反應堆的工程設計已經進行了幾十年。例如，一個新功能是在包圍堆芯的安全殼容器頂部有一個280萬升（75萬加侖）的水箱，在緊急情況下，該水箱將利用重力將水流到堆芯上，冷卻它以防止核洩漏。
儘管AP1000的設計本質上比EPR更簡單，但它們也都面臨著成本超支，因為它們是同類中的首次部署。花旗研究公司的一份報告發現，沃格特勒專案比計劃晚了大約六個月，並將花費至少比最初的預測高出10億美元。“我們正在學習如何儘可能高效地做到這一點，”本傑明承認存在一個學習曲線。最終確定已獲得美國和中國監管機構批准的建設設計，所花費的時間比預期的要長。確保某些元件的交付，例如反應堆冷卻劑泵，也是如此，因為這些元件是首次生產。“我們會在學習的過程中吸取教訓，”本傑明說，“並確保這些問題得到[解決]，這樣我們就不會再次面臨它們。”
西屋公司希望在第一個設計中解決問題將縮短其他工廠的時間線和成本——但歷史表明這可能是不可能的。耶魯大學的阿努爾夫·格魯布勒在2012年的一項研究發現，儘管法國從1970年代到2000年代對核建設進行了標準化，但法國的核計劃仍然出現了大量的成本上漲。
縮減規模的核未來？
如果大型反應堆永遠無法透過標準化實現顯著的成本和建設降低，一些核專家認為，前進的方向是縮減尺寸、預製反應堆。許多國家——如韓國、俄羅斯和美國——正在開發SMR。小型反應堆的發電量通常小於300兆瓦。
與大型反應堆不同，SMR基本上是在工廠而不是現場預製的。一些設計，例如NuScale Power的設計（獲得了美國能源部的資助），根本不需要冷卻泵。相反，它們透過對流（空氣的自然流動）進行冷卻。美國能源部正在投資4.52億美元用於支援SMR，並認為這些機組可以以更低的價格、更快的速度和更高的安全措施建造。“該部門非常非常關注SMR在我們的能源未來中發揮作用的潛力，”萊昂斯說。由於反應堆產生的能量較少，它們非常適合隔離應用，例如為一個小城市供電或用於一些大型工業用途。然而，一些行業倡導者認為，它們也可以滿足傳統的公用事業電力需求。
芝加哥大學的研究人員發現，SMR具有降低前期成本以及建設風險的潛力，這將降低平均資本成本，從而使這些機組在成本上與天然氣發電廠更具競爭力。然而，卡內基梅隆大學的一項研究發現，SMR是否會比吉瓦級反應堆更具成本效益，目前尚無定論。
中國在部署SMR方面也處於領先地位。最先進的機組之一是合資企業中核能源有限公司的210兆瓦高溫氣冷堆HTR-PM，該反應堆目前正在建設中，預計將於2017年開始執行。
關於SMR的監管決策將如何發展，市場仍然存在不確定性，這導致了將它們推向市場時出現了一些先有雞還是先有蛋的問題。今年早些時候，西屋公司在等待監管機構明確設計認證之際，縮減了其225兆瓦SMR的工作。一個癥結在於如果這些機組像美國能源部設想的那樣在地下建造，將會增加的安全和安保要求。“可以公平地認為這些小型反應堆適合世界許多地區的電網，”本傑明說。但是還有許多細節需要解決，專家認為這項技術至少需要十年才能準備好投入使用。