2019年，美國核能發(fā)電量為8430億kWh，約占總發(fā)電量的19%。
美國在近30年內幾乎沒(méi)有建造新反應堆，2020年后不久預計將有兩個(gè)新機組上線(xiàn)。自2007年年中以來(lái)，美國國內申請了16個(gè)許可證，可建造24個(gè)新核反應堆。
美國幾乎所有的核電都來(lái)自1967年至1990年間建造的反應堆。
從1977年到2013年，美國一直沒(méi)有新的核電項目。主要是因為多年來(lái)，天然氣發(fā)電被認為在經(jīng)濟上更具吸引力，而且由于反對派經(jīng)常延長(cháng)1970年代和1980年代的施工進(jìn)度，再加上1979年三哩島核事故后對核安全擔憂(yōu)的加劇，核電建設一直止步不前。
2007年，美國田納西河谷管理局(TVA)決定開(kāi)始新核電機組建設。
2016年，美國國內啟動(dòng)了另一座壓水堆——瓦茨巴(Watts Bar)核電站2號機組。
盡管30多年來(lái)新建工程幾乎停滯不前，但美國對核能的依賴(lài)卻在增長(cháng)。
1980年，美國核電站發(fā)電量為251 TWh，占全國總發(fā)電量的11%。
2019年，核能發(fā)電量已增至809 TWh，占總電力的近20%，全球核能發(fā)電量的30%以上。
增長(cháng)的大部分來(lái)自于1970年代末和1980年代上線(xiàn)的47座反應堆，這些反應堆在1977年之前全部獲準建造，使美國的核能發(fā)電能力增加了一倍多。
通過(guò)改進(jìn)現有核電廠(chǎng)的換料、維護和安全系統，美國核工業(yè)在電廠(chǎng)利用方面也取得了顯著(zhù)的進(jìn)步。
平均核電成本已從2012年的42美元/ MWh降至2019年的30美元/ MWh。
2、反應堆壽命延長(cháng)和管理
1974年，美國成立核管理委員會(huì )(NRC)，負責核工業(yè)的管理，尤其是反應堆、燃料循環(huán)設施、材料和廢物(以及核材料的其他民用)。
2000年3月，NRC采取了一項歷史性舉措，將卡爾弗特克利夫斯(Calvert Cliffs)核電廠(chǎng)兩臺機組的運行許可證再延長(cháng)20年。
2019年3月，NRC更新了錫布魯克(Seabrook)核電廠(chǎng)的許可證，將該機組的運行時(shí)間延長(cháng)了20年，至2050年。
這使得美國更新許可證的核反應堆數量達到94個(gè)，其中幾個(gè)已經(jīng)關(guān)閉。
因此，幾乎所有的美國動(dòng)力反應堆都有可能獲得60年的運行許可，業(yè)主承擔主要的基建工程，以在30-40年左右對其進(jìn)行升級。
執照續期過(guò)程通常需要花費1600萬(wàn)至2500萬(wàn)美元，此類(lèi)續期的程序，包括公開(kāi)會(huì )議和徹底的安全審查，程序手續都比較完善。
最初的40年期許可證，基本是以20年為增量續期，因為40年期更多的是用于資本攤銷(xiāo)，而不是暗示反應堆的設計僅適用于該運營(yíng)壽命。
這也是一項保守的措施，不過(guò)自那以來(lái)的經(jīng)驗已經(jīng)確定并解決了限制電廠(chǎng)壽期的因素。
NRC目前正在考慮將經(jīng)營(yíng)許可證延長(cháng)60年至80年的申請，以及隨后的許可證續期(SLR)計劃。
截至2021年10月：
美國桃花谷核電站(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
批準的反應堆(運營(yíng)到80年)：土耳其角(Turkey Point)核電站3&4號機組、桃花谷(Peach Bottom )核電站2&3號機組、薩里(Surry)核電站1&2號機組。
北安娜核電站(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
正在審查的反應堆：北安娜(North Anna)核電站1&2號機組、波因特海灘(Point Beach)核電站1&2號機組、奧科尼(Oconee)核電站1, 2&3號機組。
布朗輪渡核電站(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
預計通過(guò)的反應堆：布朗輪渡(Browns Ferry)核電站1, 2&3號機組、不倫瑞克(Brunswick)核電站1&2號機組、卡拉威(Callaway)核電站1號機組、卡托芭(Catawba)核電站1&2號機組、H.B羅賓遜(H.B.Robinson)核電站2號機組、麥克奎爾(McGuire)核電站1&2號機組、哈里斯(Harris)核電站1號機組、圣盧西(St.Lucie)核電站1&2號機組。
2020年10月，杜克能源表示，他們打算為其所有的11座反應堆尋求第二次20年的續期更新。
許可證延長(cháng)至60年及以上意味著(zhù)，可以進(jìn)行重大的中年翻新，例如更換蒸汽發(fā)生器以及升級儀表和控制系統。
電廠(chǎng)主動(dòng)部件(如泵和閥門(mén))的可操作性受到持續審查，需要評估被動(dòng)部件是否老化，這些老化可能會(huì )削弱它們的使用功能。
美國能源部(DOE)、電力研究所(EPRI)和美國機械工程師學(xué)會(huì )(ASME)都有針對這一問(wèn)題的研發(fā)計劃。
NRC的反應堆監督和評估過(guò)程產(chǎn)生了19個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域(14個(gè)電廠(chǎng)安全指標、兩個(gè)輻射安全指標和三個(gè)安全指標)電廠(chǎng)績(jì)效的公開(kāi)信息。
每季度在NRC網(wǎng)站上報告每個(gè)指標的績(jì)效，根據其是否正常、是否受到監管監督、是否引發(fā)監管行動(dòng)或是否不可接受(在這種情況下，工廠(chǎng)可能會(huì )被關(guān)閉)。
在工業(yè)方面，1979年三里島事故后成立了核電運行研究所(INPO)，以建立性能標準，定期對單個(gè)電廠(chǎng)進(jìn)行測量。通常每18至24個(gè)月對每個(gè)成員工廠(chǎng)進(jìn)行一次檢查。
2011年3月，日本福島核電站發(fā)生事故后，外部認識到，反應堆被淹沒(méi)，急救行動(dòng)不足很容易加劇事故，對此，美國核工業(yè)制定了“靈活(FLEX)”事故應對戰略。在全國擁有61個(gè)中心和2個(gè)國家中心，共同提供在24小時(shí)內應對全國任何地方核電站事故的能力。
3、核工業(yè)發(fā)展
揚基·羅核電站(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
美國是核電發(fā)展的先驅。
美國西屋公司設計了第一個(gè)完全商業(yè)化的壓水堆——揚基·羅(Yankee Rowe)，這是一個(gè)容量為250 MWe的機組，于1960年啟動(dòng)，1992年運行。
與此同時(shí)，阿貢國家實(shí)驗室開(kāi)發(fā)了沸水反應堆——德累斯頓(Dresden)1號機組，也是通用電氣設計的第一座商業(yè)工廠(chǎng)(250 MWe)，于1960年啟動(dòng)。
1957年至1963年，沸水原型堆Vallecitos運行。
到20世紀60年代末，美國開(kāi)發(fā)容量超過(guò)1000 MWe的壓水堆和沸水堆反應堆機組，一項重大建設項目正在進(jìn)行中。
實(shí)際上，這些仍然是美國商業(yè)化建造的唯一類(lèi)型。
1979年三里島事故后，美國的核開(kāi)發(fā)遭受了重大挫折，這實(shí)際上也驗證了西方反應堆非常保守的設計原則，在事故中沒(méi)有人受傷或暴露于有害輻射。
不過(guò)，還是有許多訂單和項目被取消或暫停，核建筑行業(yè)陷入了20年的低迷。
然而，到1990年，已有100多個(gè)商業(yè)動(dòng)力反應堆投入使用。其中大多數是由受監管的公用事業(yè)公司建設的，這些公用事業(yè)公司通常以國家為基礎，這意味著(zhù)它們將資本成本(例如，延遲之后的資本成本)納入其費率基礎，并將其與電力銷(xiāo)售進(jìn)行攤銷(xiāo)。
他們的消費者承擔風(fēng)險并支付資本成本。隨著(zhù)一些州放松電力管制，股東承擔任何資本超支的風(fēng)險，電力被出售到競爭激烈的市場(chǎng)。
從操作上看，從20世紀70年代起，美國核工業(yè)極大地提高了其安全性和操作性能，到本世紀初，它已躋身于世界領(lǐng)先行列，平均凈容量因數超過(guò)90%。
能夠取得這一成績(jì)，主要由于隨著(zhù)1992年《能源政策法案》的通過(guò)，美國工業(yè)繼續放松管制。
1998年后，變化加速，包括影響核電廠(chǎng)所有權和管理的兼并和收購。
4、設計認證
為提高美國發(fā)電能力，美國政府和工業(yè)界密切合作，為先進(jìn)的三代反應堆進(jìn)行設計認證。
核管理委員會(huì )(NRC)的設計認證表示，在徹底檢查是否符合安全要求后，可以在美國的任何地方建造通用類(lèi)型的反應堆(如西屋AP1000)。通過(guò)現場(chǎng)特定許可程序并獲得施工和運行許可證，然后才能開(kāi)始施工，15年后需要更新設計認證。
目前獲得美國設計認證設計包括：
西屋AP1000，第一個(gè)獲得認證的三代+反應堆。這是之前認證的西屋AP600的放大版，采用模塊化設計，將施工時(shí)間縮短至36個(gè)月。四個(gè)在中國運營(yíng)，兩個(gè)在美國建造。
GE日立1300-1500 MWe先進(jìn)沸水反應堆(ABWR)。日本目前有多個(gè)ABWR正在運營(yíng)和建造中。東芝參與了一些項目建設，最近東芝在美國大力推廣了該設計。
東芝和GE日立版本都需要從2012年起更新其設計認證。東芝于2016年年中撤銷(xiāo)了其設計認證續期申請。
GE日立的經(jīng)濟型簡(jiǎn)化沸水反應堆(ESBWR)，總功率1600 MWe，具有被動(dòng)安全功能，由ABWR開(kāi)發(fā)。
GE日立于2005年8月提交了申請，2011年3月通知了設計批準，2014年9月進(jìn)行了設計認證。
2015年5月，費米(Fermi )核電站3號機組獲得了第一個(gè)施工和運營(yíng)許可證(COL)，2017年6月，北安娜核電站3號機組獲得了第二個(gè)施工和運營(yíng)許可證。
韓國新古里核電站(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
韓國APR-1400反應堆，自2016年起在韓國運行，自2020年起在阿拉伯聯(lián)合酋長(cháng)國運行。2013年10月，韓國水電和核電公司向NRC提交了設計認證申請，2015年3月，NRC接受了修改后的申請。最終安全報告于2018年9月發(fā)布，2019年5月獲得設計認證。
NuScale多用途小型模塊化反應堆(SMR)示范裝置，該反應堆為愛(ài)達荷州國家實(shí)驗室計劃的60 MWe整體式壓水堆。根據西方核倡議，預計隨后將在西方各州部署12個(gè)模塊發(fā)電廠(chǎng)。
2017年，NRC接受了NuScale的設計認證申請。2020年8月，NuScale完成了NRC設計認證的第六個(gè)也是最后一個(gè)階段，9月，NRC發(fā)布了50 MWe版本的標準設計批準，這是第一個(gè)獲得該認證的SMR。
2013年，NuScale獲得了能源部高達2.26億美元的設計支持，并于2017年9月申請了第二部分貸款擔保。該公司正在尋求對77 MWe版本的單獨批準。
預計將接受美國設計認證的反應堆設計：
Rosatom表示，俄羅斯VVER-1200反應堆目前正在俄羅斯新沃羅涅日(Novovoronezh)核電站2號機組和列寧格勒(Leningrad)核電站2號機組運行，可能會(huì )通過(guò)俄羅斯原子能海外公司提交給美國設計認證。
以前接受美國設計認證的反應堆：
中國臺山核電一期工程(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
美國進(jìn)化動(dòng)力反應堆(US EPR)，是阿?，mEPR的改版，使歐洲設計與美國電力頻率一致。該類(lèi)型主要發(fā)展是通過(guò)了UniStar核能認證。
該申請于2007年12月提交，設計認證規則預計在2015年年中之后，由于數字儀表和控制系統的復雜性而延遲。阿?，m隨后推遲了NRC時(shí)間表，并于2015年3月無(wú)限期暫停了申請。
1600 MWe的EPR在芬蘭、法國、英國有項目正在建造中，中國臺山核電站已經(jīng)開(kāi)始運行。
US-APWR設計(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
三菱US-APWR-1700設計，是從日本敦賀計劃的1538 MWe反應堆設計發(fā)展而來(lái)。該申請于2007年12月提交，認證預計于2016年2月完成，但三菱將NRC的時(shí)間表推遲了“幾年”。2014年10月，幾乎相同的EU-APWR獲得了歐洲認證。三菱公司為科曼奇峰項目提出了兩個(gè)US-APWR反應堆，但三菱公司已退出該項目。
一些小型模塊化反應堆(SMR)設計正在向NRC申請設計認證或施工許可證和運行許可證：
BWRX-300(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
GE日立核能于2019年12月向NRC提交了BWRX-300的許可申請文件。該公司表示，該設計“利用了經(jīng)NRC認證的ESBWR的設計和許可基礎”，并且“代表了通用電氣自1955年開(kāi)始開(kāi)發(fā)核反應堆以來(lái)最簡(jiǎn)單但最具創(chuàng )新性的BWR設計”
Holtec SMR-160 PWR示范機組(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
Holtec國際公司于2020年11月宣布，已開(kāi)始與NRC進(jìn)行許可程序。在DOE的支持下，提議在薩凡納河現場(chǎng)建設一座160 MWe Holtec SMR-160 PWR示范機組(帶外部蒸汽發(fā)生器)，并可能申請施工許可證，或在加拿大申請類(lèi)似許可證。
2016年9月，三菱電力產(chǎn)品公司及其日本母公司成為該項目的合作伙伴，負責儀控設計并協(xié)助許可。2017年，SNC Lavalin加入該項目。南卡羅來(lái)納州和紐胡布州也支持這一提議。
南卡羅來(lái)納州電氣與天然氣公司正在評估X-能源的Xe-100球床SMR(50 MWe，一種高溫氣冷反應堆)。
極光核電站概念圖(圖源：網(wǎng)絡(luò ))
自2016年開(kāi)始進(jìn)行申請前談判后，奧克洛公司(Oklo Inc)于2020年3月提交了其1.5 MWe熱管微反應堆的COL申請，但并未首先尋求其設計認證。
NRC于2020年6月接受了該申請。奧克洛公司計劃在愛(ài)達荷州國家實(shí)驗室的一個(gè)場(chǎng)地建造第一個(gè)極光(Aurora)核電站，DOE已經(jīng)為其頒發(fā)了場(chǎng)地使用許可證。
2014年2月，NRC表示，假設小型反應堆為輕水反應堆(PWR或BWR)，其授予設計認證的最樂(lè )觀(guān)方案為41個(gè)月。
