核能初创公司难以复制SpaceX的成功模式

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核能初创公司面临创新周期长、电力市场竞争激烈、基础设施难以垂直整合等挑战，这些根本性差异使其难以像SpaceX那样快速颠覆行业格局。

在过去的十年中，核能行业一直流行着与SpaceX进行比较的说法。原因是可以理解的，2008年，发射服务还是一个僵化的行业，几乎完全由政府资助，并由按照成本加成合同运营的大型公司主导。在很短的时间内，他们就被一家后起之秀颠覆了，导致价格大幅削减，性能大幅提高。谁不想在核工业中复制这种情况呢？

无论如何，核工业都需要改进，需要挑战现状。但是，对于所有SpaceX/核动力的故事，还没有看到有人对当今核工业与2008年的航天发射工业之间的一些根本区别做出深思熟虑的解释。作为曾密切参与几家核能初创公司、拥有航空航天工程背景、曾在美国国家航空航天局（NASA）从事核能推进工作、现在在一家在全球范围内建造和维护反应堆的公司工作的工程师Ethan S.Chaleff博士，利用他的空闲时间帮助人们理解一些东西。

毋庸置疑，辐射危害（以及公众对辐射危害的恐惧）是反应堆与火箭之间的一个关键区别。话虽如此，但Ethan并不打算讨论这个问题，因为如果这个话题被提及的话，这通常是唯一涉及的内容。从“纯”技术开发的角度来看，开发运载火箭与开发核电站还有其他三个显著差异：

• 评估核反应堆成功与否的时间表是几十年而不是几分钟。• 电力已经是一个竞争激烈的商品市场，而发射服务则不是。• 核能部署无法在有效规模上实现垂直整合，而SpaceX可以做到。

创新时间表

猎鹰1号的第四次飞行于世界协调时（UTC）2008年9月28日23:15发射升空。大约9分钟后，它的有效载荷进入轨道，任务可以合理地宣布成功。每个实施项目（尤其是那些从未进入发射台的项目）都可以在几个月内对其整个生命周期进行全面评估。“是否有效”和“花费多少”都是可以回答的问题。

相比之下，核反应堆是前期资本成本高、运行成本（理想情况下）低的投资项目。为了获得积极的投资回报，核反应堆不仅要正常工作，还要可靠地工作几十年。第一批商用压水堆采用的是600号合金的蒸汽发生器。从1950年代末到1970年代初建造的一系列电站都使用了这种合金。1971年，德国一家核电站首次发现了一种被称为应力腐蚀开裂（SCC）的现象，这种现象会导致在难以接近的区域出现无法检测的裂纹。在接下来的二十年里，人们开发了一系列化学、合金和材料控制方法来缓解SCC，但许多电站不得不进行改造，耗资数十亿美元，并导致长时间停运。San Onofre核电站的蒸汽发生器更换工作出现了严重失误，最终导致这座价值数十亿美元的反应堆在花费了十亿美元进行改造以解决应力腐蚀开裂问题后被迫关闭。

当核电站的每一次迭代都可能耗时数年，耗资数亿或数十亿美元，而每个机组预计都要运行数十年时，你根本无法通过快速试验达到同样的信心水平。在了解长期运行性能之前，你想投资多少钱？虽然非核试验有其价值，但水堆的非核部分在1950年代的燃煤电站上就已经基本搞清楚了。随着维护和运行问题的解决，核电成本真正降到可与其他电力资源竞争的水平仍需要几十年的时间。

换个角度说，由于反应堆的生命周期很长，从为期数月的反应堆试验中获得的信息，就好比造了一枚火箭，把它放到发射台上，照完相后把它取下来，就可以说是成功了。

电力市场利润空间有限

Ethan认为被忽视的第二件事是，与发射服务相比，核工业在市场竞争中面临的挑战。

2000年代初，运载火箭供应商基本上有四家（Boeing和Lockheed组建ULA后，美国实际上只有一家）。同样，客户数量也很少，大多是政府。如果你想把卫星送上太空，就必须购买运载火箭，而且必须从这些供应商那里购买。由于能够负担高昂发射费用的商业客户少之又少，因此并没有太大的市场创新动力，而政府的成本加成合同也几乎没有提供改进基础技术的动力。在这种情况下，即使有人能适度降低成本，也会留下巨大的利润空间。随着发射成本的降低，新的盈利市场也随之打开，大大扩展了SpaceX作为最廉价供应商的目标市场。

相比之下，电力的情况则不同。几乎每个人都购买电力，而且他们是从技术、地理和组织结构多样化的生产者那里购买。尽管人工智能和加密货币推动了更为激进的负荷增长预测，但即使在最乐观的情况下，也很少有人预期电力市场会增长一个数量级。一些客户可能会为核能支付溢价（例如美国阿拉斯加州北部的城镇和军事基地看重其可靠性，或科技公司看重其低碳特性）。但对于绝大多数人来说，电力就像汽油，只要能用，你并不关心它来自哪里，你只希望它便宜。因此，尽管核能创新者可以尝试颠覆核能行业，但他们是在一个成熟的电力行业中进行竞争。

当SpaceX制造出哪怕更好一点的运载火箭时，他们就能在成本上击败所有人，迅速获得市场份额，同时扩大市场规模。做一个稍微好一点的核电站并不能赢得电力市场，它只会让你和其他人一样陷入激烈的竞争中，因为电力市场的利润已经非常微薄，而多样化的技术市场几十年来一直在削减成本。

基础设施的垂直整合不同于设备的垂直整合

最后一点涉及垂直整合核电站的能力。许多资金雄厚的初创企业旨在复制SpaceX的垂直整合战略，并获得成本和性能方面的优势。SpaceX可以通过将供应链引入公司内部，从供应商和承包商手中夺回设计和价格控制权，从而控制整个供应链的成本和性能。除了拥有资金和投资意愿外，SpaceX能够做到这一点的一个后勤原因是，他们可以将火箭部件搬到公司内部（或至少是装配车间）。即使是猎鹰9号最大的部件也可以用卡车运输，这样就可以在受控的集中地点由数量有限的供应商进行制造、运输和交付。完全集成的火箭可以从其制造地发射，也可以从其运输地发射，从而使最终集成在一个同样受控、一致的地点进行。

建造一座核电站的工程量要大得多，要高出几个数量级。每个反应堆都必须在其使用的同一地区集成和运行。虽然即使是GW级反应堆的反应堆容器和其他设备也可以通过卡车或铁路随时运输，但建造一座核电站的大部分成本都是基础设施建设成本。即使是美国陆军在1960年代建造的2 MW反应堆，也需要相当规模的土方工程、混凝土屏蔽、控制建筑、开关站、冷却系统等。如果真的能把反应堆缩小到可以装在卡车上（同时想出办法大幅降低燃料、厂址准备、建设、许可、处置、安全、检查和维护的成本），那么建造一千个1 MW的反应堆可能比建造一个1 GW的反应堆更便宜。在这种情况下，可以尝试按照SpaceX的模式进行垂直整合。但至少在20世纪1960年代我们尝试过，但并没有成功。

对于基础设施规模的反应堆而言，垂直整合大部分成本中心几乎是不可能的，很少有公用事业公司愿意将其价值数十亿美元的项目交给他们不了解的建筑工程师和工程总承包公司，尤其是当这些建筑工程师和工程总承包公司对当地的建筑承包商、供应商、法律或物流毫无经验时。与以前的方法相比，这种情况可以得到改善，但现实情况仍然是，很少有公司有足够的资金进行全面整合。

韩国Shin Kori 4号机组比猎鹰9号火箭更具宣传效果

核工业可以从其他高技术含量的集成系统设计挑战中学到很多东西，包括运载火箭、医疗设备、汽车和国防。我们需要严格质疑“核能方式”是否是唯一的方式。按照这种思路，虽然试验和垂直整合不能解决所有问题，但这也并不意味着浪费时间。自1970年代以来，美国的核能行业就没有进行过任何新的集成系统开发和部署。设计新系统与维护或修改现有系统有着本质区别，这是我们需要培养的技能。试验提供真实世界的数据，可以切断无休止的设计和分析循环。

尽管如此，Ethan还是希望核工业至少花同样多的时间来研究法国、韩国和日本成功的核电建设，就像研究不同行业的成功设计一样。这些国家采用相同的公用事业、建筑工程师、工程总承包公司和监管机构的标准设计，取得了很好的效果。如果想在墙上挂一张海报，或许应该是韩国的Shin Kori 4号机组，该机组于2015年建成，按2025年的美元计算，造价约为2900美元（约2.1万人民币）/kW（尽管在成本方面确实需要一些注意事项）。

如果今天能以这个成本在美国建造一座核电站，那么注销一座全新的联合循环天然气电站，将其报废，然后再建造那座核电站，成本会更低。

Ethan认为这比猎鹰9号第一级着陆更酷。