小型模組化反應爐 (SMR) 技術發展與台灣商業運轉時程深度評估

 

1. 摘要

本研究針對全球小型模組化反應爐(Small Modular Reactor, SMR)的技術成熟度進行詳盡的盤點,並深入分析該技術引入台灣電力市場的適配性障礙,進而推演符合台灣地緣政治、地質條件與法規現狀的商業運轉(COD)時程模型。隨著全球能源轉型進入深水區,SMR 因其具備較高的安全性、較低的初始資本門檻以及與再生能源互補的靈活性,已被經濟合作暨發展組織核能署(OECD NEA)及國際原子能總署(IAEA)視為 2030 年代達成淨零排放的關鍵技術路徑。然而,台灣特殊的板塊地質構造、長期糾葛的核能政治爭議以及尚未完善的核廢料處置法規,為 SMR 的引進構築了極高且獨特的門檻。

分析顯示,雖然全球領先的 SMR 技術(如 GE Hitachi 的 BWRX-300 與 Rolls-Royce SMR)預計將在 2029 年至 2033 年間於加拿大、美國及英國進入首座商業運轉階段,但這些「標準化設計」大多僅能承受 0.3g 的地表加速度(PGA),遠低於台灣現行核電廠所需的 0.6g 至 0.72g 耐震標準。此一技術落差將迫使台灣必須投入額外的時間與成本進行「客製化抗震設計」或採用昂貴的隔震工程,從而抵消 SMR 的經濟優勢並延後部署時程。

此外,台灣目前缺乏高放射性廢棄物最終處置的法律授權,這構成了核能專案啟動的絕對路徑(Critical Path)阻礙。基於法規修訂、社會溝通、場址調查及環評審查的嚴謹推算,本報告模型顯示,即便在最樂觀的情境下,台灣首座 SMR 的商業運轉時間點亦難以早於 2039 年。若將社會抗爭與複雜的地質調查變數納入考量,實際商轉窗口極可能落在 2041 年至 2045 年之間。本報告將依序從全球技術成熟度盤點、台灣在地化障礙分析、以及時程模型推演三個維度,提供詳實的證據與論述。

2. 全球 SMR 技術成熟度(TRL)與發展系譜盤點

2024 年至 2025 年被視為全球 SMR 發展的分水嶺,市場重心已從概念設計(Conceptual Design)正式轉向許可審查(Licensing)與首座示範廠建設(FOAK Construction)。根據 OECD NEA 於 2025 年發布的《SMR Dashboard: Edition III》,全球目前追蹤的 SMR 設計已達 127 種,其中 74 種處於活躍開發狀態,且已取得資金承諾的設計數量較前一年度大幅增長 81% 1。這些技術依據冷卻劑類型與中子能譜,主要可分為輕水式反應爐(LWR)、高溫氣冷堆(HTGR)、液態金屬快堆(LMFR)及熔鹽堆(MSR)四大類。本節將針對最具商業化潛力的領先技術進行技術就緒指數(Technology Readiness Level, TRL)的深度評估。

2.1 輕水式反應爐(Light Water Reactors, LWR):市場的先行者

輕水式 SMR 是目前技術成熟度最高、供應鏈最完整的類別,其設計理念源於將現有大型核電廠(如 PWR 或 BWR)進行縮小化與模組化,並大幅簡化安全系統。由於採用標準低濃縮鈾(LEU)燃料,這類技術不依賴尚未成熟的高含量低濃縮鈾(HALEU)供應鏈,因此成為多數國家引進 SMR 的首選。

GE Hitachi - BWRX-300(沸水式)

BWRX-300 被廣泛認為是目前全球進度最快、最接近商業運轉的 SMR 設計。其設計基礎源自已獲得美國核能管制委員會(NRC)設計認證的 ESBWR(經濟簡化型沸水反應爐),通過將發電功率縮減至 300 MWe,BWRX-300 成功移除了傳統核電廠中昂貴的大型冷卻劑流失事故(LOCA)應對系統,轉而依賴自然循環與被動安全機制。

  • 技術成熟度(TRL)TRL 8(系統完成並合格)。由於其核心組件(如燃料棒、控制棒驅動機構)多沿用自運轉多年的 ABWR 或 ESBWR,技術風險極低。

  • 商業化進程:加拿大安大略電力公司(OPG)已選定 BWRX-300 用於 Darlington 核電廠的新建計畫,並於 2025 年正式啟動現場前期建設工作。這是西方世界首座進入實質建設階段的 SMR,預計於 2028 年底完工,2029 年至 2030 年投入商業運轉

  • 全球佈局:除了加拿大,美國田納西流域管理局(TVA)亦計劃在 Clinch River 場址部署該型機組,目標於 2033 年商轉。在歐洲,波蘭與愛沙尼亞亦簽署了相關部署協議。其競爭優勢在於極低的技術不確定性與強大的供應鏈支撐(GE 與 Hitachi 的長期合作)。

Rolls-Royce SMR(壓水式)

英國勞斯萊斯(Rolls-Royce)推出的 SMR 設計採取了不同的市場策略,其單機輸出功率高達 470 MWe,接近中型核電廠的規模。該設計大量借鑑了勞斯萊斯在核動力潛艇反應爐領域數十年的製造經驗,強調「工廠製造、現場組裝」的模組化概念,旨在將現場土建工期壓縮至最短。

  • 技術成熟度(TRL)TRL 6-7(原型演示階段)。目前正處於英國通用設計審查(GDA)的第二階段,且進度領先其他競爭對手約 18 個月。

  • 商業化進程:作為英國 Great British Nuclear (GBN) 計畫中唯一的本土入圍者,Rolls-Royce SMR 預計將成為英國重啟核能的核心技術 6。捷克 ČEZ 集團亦將其列為首選供應商。

  • 設計特徵:該設計採用標準的三迴路壓水堆架構,但透過創新的緊湊型配置縮小了佔地面積。其挑戰在於模組體積較大,對運輸道路的承重與淨空要求較高,且初期資本支出(CAPEX)相較於 300 MWe 以下的機型更為龐大。

NuScale Power - VOYGR(整合式壓水堆)

NuScale 曾是 SMR 領域的明星,其 VOYGR 電廠由 6 至 12 個獨立的 77 MWe 模組組成,總功率可達 924 MWe。它是全球首個獲得美國 NRC 標準設計認證(針對 50 MWe 版本)的 SMR,具備極高的被動安全性,理論上可實現無限期的被動冷卻。

  • 技術成熟度(TRL)TRL 7(系統原型驗證)。雖然設計通過了審查,但首個示範專案(猶他州 UAMPS)因通膨導致的成本飆升而於 2023 年終止,這對其商業信譽造成了打擊。

  • 商業化進程:目前 NuScale 正轉向羅馬尼亞及服務美國數據中心客戶(如 Standard Power),但在缺乏具體建設專案的情況下,其預計商轉時間已推遲至 2030 年代中期 7

2.2 第四代反應爐(Gen IV):高溫與快中子的願景與挑戰

除了輕水堆,第四代 SMR 技術承諾提供更高的熱效率(可高溫製氫)及核廢料減量效益,但其技術複雜度與供應鏈限制顯著較高。

TerraPower - Natrium(鈉冷快堆)

由比爾蓋茲創辦的 TerraPower 與 GE Hitachi 合作開發的 Natrium 反應爐,是一座 345 MWe 的鈉冷快中子反應爐,並整合了熔鹽儲能系統。這使得電廠能在數小時內將輸出功率提升至 500 MWe,極適合與高波動性的再生能源(風、光)進行互補調峰。

  • 技術成熟度(TRL)TRL 5-6(技術開發與子系統驗證)

  • 商業化進程:2024 年 6 月,TerraPower 在美國懷俄明州 Kemmerer 的燃煤電廠舊址啟動了非核部分的建設工作,這是一個重要的里程碑。然而,該項目面臨嚴峻的燃料供應挑戰。

  • 關鍵瓶頸:Natrium 需要使用高含量低濃縮鈾(HALEU,濃縮度 5-20%)。目前全球 HALEU 的商業供應鏈幾乎被俄羅斯壟斷,美國與歐洲雖正加速建立本土產能,但在 2030 年前難以滿足大規模部署需求 2。這使得 Natrium 的 2030 年商轉目標充滿變數。

X-energy - Xe-100(高溫氣冷堆)

Xe-100 使用氦氣冷卻與特殊的 TRISO 顆粒燃料,具備極高的固有安全性(燃料顆粒可承受 1600°C 高溫不熔毀)。其輸出蒸汽溫度高達 565°C,非常適合工業供熱與製氫應用。

  • 技術成熟度(TRL)TRL 6(原型演示)。目前正與陶氏化學(Dow)合作,計劃在德州 Seadrift 廠區部署,用於提供工業製程熱能與電力,預計商轉時間亦落在 2030 年左右。

3. 台灣引進 SMR 之全維度適配性障礙分析

儘管全球 SMR 技術呈現百花齊放的態勢,但將這些源自歐美大陸型國家的技術移植至台灣這一海島型、高地震風險且地緣政治敏感的環境,將面臨極其複雜的適配性摩擦。本節將從地理地質、法規政治、電網基礎設施及社會接受度四個維度,剖析台灣面臨的獨特障礙。

3.1 地理與地質障礙:高地震係數下的設計死結

這是台灣引進 SMR 最常被產業界低估,卻最為致命的技術門檻。歐美 SMR 開發商為了最大化經濟效益,致力於推動「標準化設計(Standard Plant Design)」,其預設的設計基準地震動(Safe Shutdown Earthquake, SSE)之峰值地表加速度(PGA)通常設定為 0.3g。這一標準適用於美國東部、加拿大、英國及歐洲大部分地區,涵蓋了潛在市場的 80% 以上

然而,台灣位處環太平洋地震帶,斷層活動頻繁且劇烈。根據台電公司針對核一、核二、核三廠進行的最新地震危害度分析(PSHA),台灣核電廠址的耐震需求遠高於國際標準:

  • 核二廠:耐震設計已提升至 0.67g

  • 核三廠:耐震設計已提升至 0.72g

這一巨大的落差(0.3g vs 0.72g)意味著,台灣無法直接引進 GE Hitachi 或 NuScale 的標準版 SMR。若要部署,必須面臨兩難選擇:

  1. 結構硬化(Hardening):要求原廠重新設計反應爐廠房結構、加粗管路支撐、強化設備錨定。這不僅需要支付高昂的「非重複性工程費用(NRE)」,更會破壞 SMR 強調的「工廠標準化量產」優勢,導致造價飆升。此外,修改後的設計需重新通過原產國(如美國 NRC)或台灣核安會的審查,勢必造成數年的延宕。

  2. 隔震設計(Seismic Isolation):在反應爐廠房底部安裝大型鉛心橡膠支座或摩擦單擺支座,將傳遞至結構的地震力衰減至 0.3g 以下。雖然技術上可行(如法國 ITER 或日本部分建築),但這將大幅增加土建成本與施工複雜度,且隔震層本身的維護與更換亦是長期營運的隱憂

3.2 法規與政治障礙:核廢僵局與法律真空

台灣的核能發展受限於高度政治化的法律架構。雖然 2025 年 5 月立法院通過了《核子反應器設施管制法》第六條修正案,取消了核電廠運轉執照申請延役的期限限制,為既有核電廠的延役開啟了法律窗口,但對於 新建 SMR,障礙依然重重。

「非核家園」的法律幽靈

儘管《電業法》中關於「2025 年非核家園」的期限條文已於公投後刪除,但《環境基本法》第 23 條仍明文規定「政府應訂定計畫,逐步達成非核家園目標」。這一上位法的存在,使得行政機關在缺乏明確政治指令的情況下,難以主動將 SMR 列入國家長期的能源開發計畫(如電源開發方案)。台電作為國營事業,在政策未轉向之前,甚至無法編列預算進行 SMR 的實質場址調查。

核廢料處置的絕對路徑(Critical Path)

行政院在 2025 年重申了核能發展的「三原則」:核安無虞、核廢有解、社會共識。其中「核廢有解」被定義為必須解決高放射性廢棄物(用過核燃料)的最終處置問題。然而,台灣目前的立法進度嚴重滯後:

  • 選址條例卡關:《高放射性廢棄物最終處置設施場址設置條例》草案在立法院躺了數十年仍未通過。缺乏此法,台電無權進行地質鑽探與候選場址篩選。

  • 地方否決權:參考《低放射性廢棄物最終處置設施場址設置條例》,候選場址需經過地方公投同意。在目前的社會氛圍下,任何縣市通過公投的可能性極低

  • 原住民權益:多數潛在的花崗岩地質區位於原住民傳統領域,依據《原住民族基本法》,需經過部落諮商同意,這進一步增加了選址的難度

簡言之,若無法通過選址條例並啟動選址程序,「核廢有解」的條件就無法滿足,SMR 的建設許可(CP)與運轉執照(OL)在法律上將無法核發。

3.3 電網與基礎設施適配性

台灣電網呈現「南電北送」的脆弱結構,且北部大型電源(核一、核二)相繼除役後,北部供電缺口擴大。理論上,SMR 適合分散式部署於北部科學園區或工業區附近,但在台灣卻難以實現:

  • 人口密度與緊急應變區(EPZ):雖然 SMR 宣稱可以縮小 EPZ 範圍(甚至縮至廠區邊界),但在台灣極高的人口密度下,任何鄰近都會區的選址都將面臨巨大的「鄰避效應(NIMBY)」。

  • 既有場址的利用:最務實的方案是利用核四(龍門)、核一、核二或核三的既有用地。這些地點已具備輸電線路與開關場,且地質資料相對完整。然而,核四廠面臨複雜的資產處理與政治糾葛,重啟或改建 SMR 需先解決既有合約與封存資產的法律問題。

3.4 社會接受度的雙重性

根據 2025 年的民調顯示,雖然有約 60% 的民眾支持核能作為穩定供電的選項,但細究數據發現,高達 90% 的民眾對能源現況與核廢料處理細節缺乏了解 18。這種支持度是脆弱的,一旦 SMR 專案具體化並進入選址階段,民眾對「核廢料放哪裡」與「耐震安全」的疑慮將迅速轉化為激烈的在地抗爭。SMR 強調的「數量多、分布廣」特性,若被反核團體操作為「全台遍地蓋核電廠」,恐將引發新一波的社會恐慌。

4. 台灣首座 SMR 商轉時程模型推演

基於上述的技術盤點與障礙分析,本報告構建了一個分階段的時程推演模型。此模型假設台灣政府在 2026 年至 2027 年間出現明確的能源政策轉向,決定正式推動 SMR。

4.1 階段一:法規整備與社會溝通期(2026 - 2029)

此階段是 SMR 專案能否啟動的先決條件。

  • 2026-2027:行政院提出並推動立法院通過《高放射性廢棄物最終處置設施場址設置條例》。這是解開「核廢有解」死結的唯一鑰匙。同時,需修正《環境基本法》或通過新的《能源轉型特別條例》,賦予核能新的法律地位。

  • 2028-2029:台電編列預算進行 SMR 可行性研究,並選定合作技術夥伴(如 GE Hitachi 或 Rolls-Royce)。此時全球首座 SMR(如加拿大的 BWRX-300)預計將完工並開始試運轉,為台灣提供關鍵的實證數據,有助於凝聚社會共識。

4.2 階段二:許可申請與設計客製化期(2030 - 2035)

此階段是耗時最長且變數最多的瓶頸期。

  • 2030-2032(抗震設計修改):確定採用技術後,必須針對台灣場址(假設為核四或核三腹地)的 SSE(0.6g-0.72g)進行客製化設計。原廠工程團隊需進行詳細的結構分析與設備驗證,預計耗時 2-3 年。

  • 2033-2035(執照審查與環評):台電向核安會提出早期場址許可(ESP)與建設許可(CP)申請。同時進行環境影響評估(EIA)。鑒於台灣環評機制的嚴格性與公民團體的參與,加上核廢料最終處置場址可能尚未定案(僅有法源),環評過程將極度冗長,充滿政治攻防。

4.3 階段三:建設與測試期(2036 - 2040)

  • 2036(動工):取得建設許可,正式澆置第一罐混凝土。

  • 2036-2039(施工):雖然 SMR 號稱工期可縮短至 3-4 年,但考慮到這是台灣首座 SMR,且涉及複雜的隔震施工或強化結構施工,加上台灣營建業缺工問題,保守估計工期需 4 年。

  • 2040(試運轉):裝填燃料,進行功率測試。

  • 2041(商轉):正式投入商業運轉(COD)。

4.4 預估年份區間與情境分析

情境類別

關鍵假設條件

預估商轉年份區間

機率評估

樂觀情境

執政黨於 2026 年強力通過核廢條例;加拿大 BWRX-300 於 2029 年順利商轉且無超支;台灣直接沿用核四廠址與部分設施;社會高度共識支持。

2038 - 2039

低 (<10%)

中性情境

核廢條例於 2028 年通過;需等待歐美多個案場實證後才決策;抗震修改耗時 3 年;環評過程雖有抗爭但仍通過。

2041 - 2043

中 (50%)

保守情境

核廢選址陷入僵局;SMR 在國外出現成本暴增或工期延宕;國內反核力量重組,環評因斷層新事證而卡關;HALEU 燃料供應不足。

2045 年以後 或 無法實現

高 (40%)

5. 結論與關鍵變數監測

綜合全球技術發展路徑與台灣在地制約因素,本報告得出以下結論:

  1. SMR 非短期解方:全球 SMR 技術雖已進入商業化前夕,但受限於台灣特殊的耐震需求與法規障礙,2030 年前在台灣看見 SMR 商轉的可能性趨近於零。SMR 無法解決台灣 2025-2030 年間迫切的電力供應或減碳壓力。

  2. 抗震設計是隱形成本:台灣必須認清 SMR「標準化」與在地環境「特殊化」之間的矛盾。為了適應 0.6g 以上的地震力,台灣採購 SMR 的單位造價(LCOE)將顯著高於國際預測值,政府需評估其經濟競爭力是否仍優於搭配碳捕捉的燃氣發電或深層地熱。

  3. 核廢立法是絕對關鍵:未來的觀察重點不在於哪家 SMR 廠商技術更先進,而在於立法院何時能通過《高放射性廢棄物最終處置設施場址設置條例》。沒有這部法律,任何 SMR 計畫都將在申請建設許可階段因不符「核廢有解」原則而自動中止。

  4. 人才與供應鏈斷層:若目標設定在 2040 年商轉,台灣現在(2026 年)就必須重啟核工人才培育,並引導精密機械與半導體產業切入 SMR 的儀控與輔助系統供應鏈,將單純的「採購」轉化為「產業合作」,以提升社會接受度。

總結而言,SMR 在台灣的未來,取決於政治決心是否能跨越法規與地質的雙重障礙。在最務實的規劃下,台灣應將 SMR 定位為 2040 年代 實現深度脫碳與基載電力穩定的戰略選項,而非 2030 年代的戰術救急工具。

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