奥克劳：一颗冉冉升起的“新星”

《Atomic Insights》网站月中刊发罗德·亚当斯(Rod Adams)的文章[1]，赞美硅谷核能创新公司奥克劳(Oklo)是颗“新星”，在“创造历史”……

图1 艺术家展示的奥罗拉(Aurora)核电装置

新一代清洁能源即将出现

奥克劳(Oklo)是一家清洁能源公司，专注开发人们想要购买的产品和服务。2020年，他们提交、美国核管会(US NRC)也接受了他们的奥罗拉核电装置(Aurora)建造与运行联合许可证申请，创造了历史[2]。

过去几年里，奥克劳还在多个方面取得显著进步。已批准他们使用爱达荷国家实验室(INL)科技园区的一个特定厂址[3]，建造他们的首个装置。这种安排包括授予使用这个场地的长期许可证。环境评估已在进行中。

奥克劳进一步认识到，INL一直在保存EBR-II项目产生的核废料，也知道这些废料非常适合作为他们的反应堆的核燃料。他们已经与INL达成提供这种核废料的协议，并经美国能源部(DOE)批准，用作他们的反应堆的核燃料。

在开发新一代核能的基本要素方面取得快速进展的同时，奥克劳还一直在悄悄地打造吸引投资者的业务。有相当多的证据证明这一点：因为奥克劳一直非常成功地利用硅谷和其他地区可用的大量风险投资。

奥克劳公司由麻省理工学院(MIT)毕业生杰克·德威特(Jake Dewitte)和卡罗琳·科克伦(Caroline Cochran)于2013年创立，它通过了许多重要的技术里程碑，比许多核专业人士想象得要快。在此过程中，他们还对自己与风险投资的关系有了敏锐的理解，也磨练了自己向投资者传达自己“愿景”的能力——这是一个企业家竞争资助的基本要素。

“捕捉”长期评估的方法

奥克劳公司的创始人首先申请并接受了位于硅谷的Y Combinator创业孵化器项目[4]，这是其他先进堆企业几乎没有做过的早期步骤。认识到很多投资活动发生在那里，创始人把他们的公司搬到了硅谷。在那里，他们加入一个更广泛的企业家社团，磨练了技能，建立了早已证明非常重要的人际关系，使他们能够成功地筹集到种子和A轮风险投资[5]。

很快发现，奥克劳已走过很长的路。这个团体在2019年12月就向世界介绍了奥罗拉核电装置，展示了令人惊叹、绚丽的建筑设计，激发每个人想象“第四代”核能的样子。与此同时，奥克劳小心翼翼地管理自己的成长，创造的企业文化和品牌形象散发出年轻创始人价值观。

奥克劳建立了多元化、一体化、高效的团队，在运营的第七年，只有几十名员工。尽管如此，奥克劳公司还是慷慨地投入时间，在核能界培养良好公民意识，在四年的“预许可申请”期间与NRC互动，界定了改进的审评参数，教育业内人士了解第四代核能开发人员的需求，还广泛参与讨论，向公众解释先进核技术。

图2 奥克劳公司的成员

奥克劳将价值融入他们的反应堆设计中，在电厂建筑内创建了开放的空间，便于各界人士理解。虽然看起来有点浪费，但这样的特性可以赢得边远社区的支持，包括奥克劳最初的目标客户，评估奥罗拉如何取代他们“肮脏”的柴油发电机。在创造性地思考先进核能如何帮助偏远社区提高生活质量时，奥克劳已成功地吸引了相当多客户的兴趣。

“同类首个”

奥克劳正在开发“同类首个”(FOAK)先进能源系统，通常包含独特的成本和风险，可能会吓跑投资者。然而，奥克劳的简单、安全、小型堆“非能动”地冷却自身，这种设计已经得到很好地证明。他们以实验增殖堆II(EBR-2)为基础，这个快堆曾运行了30年，提供了大量的性能数据，有助于NRC的监管人员适应设计的技术功能。

因此，虽然有些人可能认为，奥克劳公司向NRC提出的“首个”第四代核能系统申请，可能永远不会获得批准，尽管它比之前的第三代核电厂提交的申请文件要“短”得多，但NRC接受了这个申请。根据《核能创新和现代化法案》(NEIMA)的要求，审查过程预计需要三年时间，而不是四年才能完成。这意味着奥克劳公司应在2023年上半年获得NRC的“认证书”。

与此同时，在INL，奥克劳已经开始与这个高度支持和有深厚技术基础的社区发展相互关系。在那里，他们将获得相当多的专业知识和实验室资源。受保护的国家实验室基地，可使安全和核保障问题获得彻底解决，同时这个装置也能克服某些“未经证实”的争议。

所有这些因素结合在一起，使奥克劳公司成为投资者的“极具诱惑力的机遇”。奥克劳公司本身就是个令人印象深刻的首创风投企业。它展示的，是个精益、高效的组织，有能力取得长足进步。通过聪明地工作并愿意投资，让人们参与进来，奥克劳避免了许多过去与核开发相关的陷阱、延误和费用。奥克劳公司已经做好准备，到2024年开始建造第一个奥罗拉核电厂;“保守”地估计，到2025年完工。

技术设计与成本估算

罗德·亚当斯(Rod Adams)早就在关注硅谷的这颗“新星”。因为有许多方面“出人意料”，令人振奋[6]。

奥罗拉核电装置是快堆设计，热/电功率4/1.5 MW ，无慢化剂，靠热管液态金属将堆芯裂变热能传输给发电系统。

据奥克劳说，奥罗拉建造成本约需1000万美元，运营成本300万美元/年，年发电量约131.4万kWh。核燃料和土地两项，从能源部租借：不用高含量低浓缩铀(HALEU)，堆芯装料3吨，费用1600万美元，这笔钱省了。租借、运行寿期20年，平准化发电成本约为180美元/MWh。这种类型的快堆，商用化后改进型，在无需换料的情况下甚至可运行40年或更久[7]。

图3 奥罗拉快堆装置的“朴素”外观

整个系统安装在地下室内。完成预定的运行期后，乏核燃料返还能源部。现场退役，清空，奥克劳公司承诺购买适当的财务保证工具，支付预期的退役成本。

据提交的最终安全分析报告(FSAR)说，反应堆“禁区”、低人口区和应急规划区均由厂房外墙确定。广泛的安全分析没有发现任何可信的事件会释放裂变产物或增加建筑物外的辐射水平。

预计“同类首个”发电装置，正常运行期间无需人员“干预”，两个训练有素的现场监控人员即可维护厂房和二次发电系统。

奥克劳的成本看起来并不是那么古怪。报价是“同类首个”(FOAK)，发电装置可放在离客户足够近的地方，使传输成本最小化。在加拿大边疆区的某些社区，电力来自柴油发电机，它们燃烧的馏分油通过卡车、驳船或飞机运输，价格不菲(约为2美元/kWh)。

奥克劳的低成本并不仅是为了吸引客户的兴趣。它的计划是设计、建造、拥有和运营一发电装置。收入将来自销售这种发电装置的各种产品：如热、电，也许还有其他产品，如制氢或同位素生产。

值得质疑的是核燃料的成本假设。奥克劳公司的设计结果导致低燃燃耗，为何假设输入的核燃料使用20年后没有剩余值?运行初装载的不是新鲜核材料(HALEU)，寿期末的燃耗很浅。在偏远寒冷的地区，奥罗拉核电装置是“天然客户”，出售热量将是一种自然的额外收入。

争议[8]

“微堆是个令人兴奋的创新，完全颠覆了核能技术的叙事。”“微堆有望通过技术学习获得成本竞争力，从而改变这种范式。”小堆没有“规模”经济，但有“数量”经济前景。奥克劳公司计划拥有并运营这种微堆的客户，还可能包括公用事业公司、工业场所、大公司和大学校园。

世界核协会(WNA)高级分析师乔纳森·科布(Jonathan Cobb)告诉CNBC，“今天的大型反应堆满足大城市对清洁电力的需求。”“但较小的反应堆能给偏远地区和其他位置提供低碳电力和热能，这里所需的容量也就几个MWe。”微堆因规模小、建造速度快。“保守估计，不到一年就能建成这种核电厂。”

快堆技术的重大优势在于能利用传统核反应堆的乏核燃料。这种技术能“释放核燃料内剩余的能量”。也缩短了放射性废料中有毒成分衰变的时间，从整体上改变核废料的状况：“就是把不得不考虑管理10万年或100万年的核废料……实际上变成只考虑几百年、也许几千年的形式。”

奥克劳公司有宏伟的计划，但仍需克服各种监管障碍。某些安全专家对这个公司的微堆可以“无人值守”地运行提出异议。忧思科学家联盟(UCS)核能安全主任埃德温·莱曼(Edwin Lyman)认为，让微堆“无人值守”是不安全的。他撰写了一份关于先进核技术安全的广泛而又详尽的报告。

莱曼接受CNBC采访时说，“最大的问题是，经济效益太差，实际上违背了‘规模经济’。微堆供应商正在推动减少(甚至完全取消)运行和安保等人员。”“即使是个非常小的反应堆，也含有足够多的放射性物质，如遭到破坏，会造成大问题，而且从未证实这种反应堆‘如此安全’，甚至没有运行人员也能正常运行。”莱曼说，微堆使用的核燃料，“必须严格防范盗窃”。

美国普林斯顿大学高级研究物理学家、公共与国际事务名誉教授弗兰克·冯·希佩尔(Frank N. von Hippel)也对小型堆的经济性表示担忧。他忧虑必要的安保开支。希佩尔告诉CNBC，“一个问题是在偏远地区，监管机构需要什么样的安保安排?全天候多个警卫可能会消耗大部分总收益。”

奥克劳公司联合创始人卡罗琳·科克伦(Caroline Cochran)回应这些担忧时说，在美国和全球范围，已经有某些核反应堆“在没有安全部队的情况下运行，而且过去几十年来有完美的安全记录。”

核能智库核创新联盟(NIA)项目经理亚历克斯·吉尔伯特(Alex Gilbert)说，同样重要的是，要承认这种机组都很小，因此“无法单独达到广泛脱碳所需的规模。”“微堆可以帮助较小的电网脱碳，但只是应对气候挑战所需的核能创新的第一步。” 但科克伦说，向清洁能源过渡的迫切需要指向的战略是，“让我们利用拥有的各种工具。”

启示

近两年来，一直在关注奥克劳公司微堆项目的进展。尽管并不了解项目的具体内容、是否能够成功，但它的思维模式和开辟的“道路”引人思考，值得讨论。

这是美国2013年成立的私营公司，首次提出并获美国核管会接受的非轻水反应堆联合许可申请(COL)。这个申请，很可能成为今后所有非轻水堆许可申请的重要先例。因此奥克劳公司的奥罗拉快堆，既是科技创新，也是制度创新，意义重大。

重要的是“道路”：籍籍无名的私营初创公司开发的规模极小的“微堆”，能让美国能源部出资、国家重点实验室甘愿无条件配合，在自己的“园区”内示范，标明重要的是新服务的能源市场的潜质和“范式”。美国核管会已经“内化”了国会和奥巴马政府颁布的立法中所给予的指导，正在努力重新获得作为世界上最好的核监管机构的地位。

奥克劳的设计，很可能从技术上开辟了一种“安全”模式：反应堆功率水平足够小、但可提供有价值的能源，安全问题不会成为挑战。

美国能源部、INL处理老式快堆乏核燃料的“启示”：与其把敏感的可裂变/易裂变铀、钚和钍与高放裂变产物混合后固化处置，或制成MOX燃料再入堆一次，不如尽快认证、开始构建奥罗拉型的新设计，一次装料，运行20年甚至更久。美国Elysium工业公司开发的氯化物熔盐快堆(MCFR)的初始装料，就拟用橡树岭国家实验室正在处置的这种乏核材料(包括退役的军用高浓铀、钚等和研究用乏核燃料)[9]。

资料与注释

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：创业投资加速器，Y Combinator成立于2005年，是美国著名创业孵化器，扶持初创企业并为其提供创业指南。Y Combinator只关注于最早期的创业团队，在创业团队的起步阶段介入并提供相应的帮助。2012年，《福布斯》将YC评选为最有价值的孵化器。

5 种子和A轮风险投资：一家刚起步的初创公司获得资金和其他来源的途径可能有限。银行和其他投资者可能不愿意投资，因为它没有历史或既定的记录，或任何成功的衡量标准。许多初创公司的高管经常向他们认识的人——家人和朋友——寻求初始投资。这种融资被称为种子资本。接下来，还可以进行A轮、B轮和C轮融资，如果合适的话，还可以进行额外的努力来赚取资本。A、B和C轮融资是企业的必要组成部分，如果企业决定自己自力更生，或者仅仅依靠朋友、家人的慷慨和自己的财力来生存，是远远不够的。

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