作為世界上最大的核電生產國，美國生產的核電占全球核發電量的30％以上，占美國發電總量20%。不過，美國幾乎所有核電產能都是在40年前批準投產的，現有反應堆正陸續退役。傳統的核電投資大、安全要求高，很難與低成本的天然氣和受政府補貼的風電競爭，但美國核電一直在尋找新的發展方向。
（來源：《環境與生活》雜志 作者：卓異（發自美國））
美國的商業反應堆多為私營公司所有，整個核工業的私人參與程度遠高于其他國家。由于核電投資大、回收周期長，很難與低成本的天然氣和受政府補貼的風電競爭，加之對安全防護要求不斷升級，也成為核工業開發創新的絆腳石。
三里島核事故是轉折點
根據美國能源信息管理局官網的數據，2017年，美國發電總量為4015 萬億瓦時，其中天然氣發電1273萬億瓦時（31.7％）、煤電1208萬億瓦時（30.1％）、核電805萬億瓦時（20％）、水電300萬億瓦時（7.5%）、風電254萬億瓦時（6.3%），其他可再生能源發電133萬億瓦時。
數據來源：美國能源信息管理局官網 制圖/曲徑
目前美國共擁有99個核電反應堆，分別由30個不同的電力公司運營。幾乎所有的美國核電能力都來自1978年前批準，1967年至1990年間建造的反應堆。這主要是因為多年來天然氣發電在經濟上更具吸引力，加上1979年三里島事故后對安全的擔憂加劇，以及上世紀七八十年代反核派的經常阻撓，限制了美國核電的發展速度。
上世紀50年代末，世界上第一座商業核電廠希平港（Shippingport）開始運營。上世紀80年代，它又成為美國第一個成功退役的核電廠。
美國最嚴重的核電事故于1979年3月28日發生在賓夕法尼亞州米德爾頓（Middletown）附近的三里島核電廠。當時2號反應堆爐芯熔毀，原因是壓力閥故障、設計問題和人為錯誤。但由于西方反應堆非常保守的設計原則，并沒有造成任何人員傷亡，事后也未發現相關癌癥病例。盡管如此，三里島事故仍然是美國核電業至關重要的轉折點。它帶來了應急規劃、反應堆操作員培訓、人為因素工程、輻射防護等許多核電站運行領域的大規模變革，還導致美國核管理委員會收緊和加強其監管，從而提高了安全性。
然而，公眾開始質疑核電廠的建造，許多訂單和項目被取消或推遲，政府對核工業的安全要求也大幅提高。從那時起，美國有30年沒有頒發新核電廠的建造許可證，已批準的新廠建設普遍延期，費用遠遠超過預算。
但美國的核工業并沒有就此衰落，安全和運營表現反而大幅提高，美國對核電的依賴性也在增加。美國核電產能大部分來自1977年以前批準建造的反應堆，這些反應堆多在上世紀80年代才開始運行。到1990年，美國有100多個核反應堆。雖然新廠建設停滯，但通過改進現有核電廠的原料供給、維護和安全系統，美國核工業在電廠的利用率方面取得了顯著成就。到本世紀之交，美國核電平均凈容量系數（衡量裝機容量有效利用率的指標）超過90％，且所有安全指標都超過了目標。
風電可能是最強大競爭對手
高昂的成本，可能是美國核電發展停滯的直接原因。美國核電有兩個強勁的競爭對手：低成本天然氣(特別是頁巖氣)和獲得政府補貼的風電。雖然對二氧化碳排放征稅將有助于核電與天然氣和煤炭競爭，但短期內這個政策不會出臺。核電設備每千瓦時的運行成本較高而缺乏競爭力，天然氣價格低，風力發電機能獲得2.3美元/千瓦時的聯邦生產稅抵免，還可以優先接入電網。當市場電價在4美分/千瓦時以下時，核電廠的處境就捉襟見肘了。?？怂过垼‥xelon，美國最大核電運營商）公司認為，核電與廉價的天然氣競爭，尚可茍延殘喘，但受政府補貼的風電卻能給核電造成滅頂之災。盡管風能目前只是供電的一小部分，而且大部分時間都處于停產或半停產狀態，但它對電價和和電廠存亡的影響是“至關重要的”。
核電支持者，美國核能研究所（Nuclear Energy Institute）的馬修·瓦爾德（Matthew Wald）認為，減少溫室氣體排放的目標必須與對核基礎設施的投資相結合?！拔覀儾煌饽壳笆袌龅倪\作，因為市場不為清潔的空氣支付任何費用，”他解釋說，“美國的一些州是有明確的二氧化碳減排目標的?！彼ㄗh，美國的電網區域傳輸組織應根據碳排放量調整電價，使更清潔的核能變得更具競爭力。然而，這需要很多政治意愿參與才能促成。
核電反對者認為，一旦工廠不能再用于發電，就需要大量資金拆除。退役過程需要數十年，由于輻射和結構的復雜性還會帶來許多安全風險。
現任美國總統特朗普看重經濟效益，他簽署了能源獨立政策行政命令，減少了政府對風電等清潔能源的財政補貼。特朗普認為，美國的電力應該是“負擔得起的，供電可靠的，規避意外的，防御襲擊的，和清潔無害的”，因此，美國核電產業界認為迎來了轉機。
2017年3月，美國總統特朗普簽署能源獨立政策行政命令，這被美國核工業視為轉機。
新建核電廠遠超預算被放棄
在1979年的三里島核事故之后，美國首先批準的兩個核電廠新建項目是南卡羅來納州的“休謨”（V.C.Summer）核電站和佐治亞州的“福格特”（Vogtle）核電站。這兩個核電站的建設于2008年先后公布，當時曾被譽為“美國核工業的文藝復興”。
然而，到2017年，“休謨”核電站已耗費100多億美元，大大超出預算，工程嚴重逾期，繼續建造核電廠的預算也顯著增加。運營商南卡羅來納電氣公司（S.C. Electric & Gas Co.）和桑迪庫柏（Santee Cooper）公司決定放棄該核電廠的建造。
“福格特”核電站位于美國東南部的佐治亞州巴克（Burke）縣，1號和2號機組分別于1987年和1989年完工，3號和4號機組用西屋AP1000反應堆的裝置正在建設中。這是目前美國惟一在建的核電站項目，但同樣也是大大超出預算，工程嚴重逾期。
這兩個項目讓承包商西屋公司承受了近百億美元損失，被迫申請破產保護。成本超支是由于社會追求完美和規避安全隱患造成的。過于嚴格的監管要求，提高了施工復雜性。在日本福島核電站事故之后，核安全的監管要求更是大幅提高，核電行業仍然缺乏經濟有效的應對苛刻監管的經驗。
西屋公司的AP1000核電機組屬于最新的第三代核反應堆技術，具有固有的安全特性。不僅用于“休謨”和“福格特”核電站，也用于我國浙江三門和山東海陽這兩個核電站。2017年3月，西屋公司和30家關聯公司申請破產保護，涉及數萬債權人。西屋表示將繼續致力于AP1000技術，并繼續支持在中國建設的工廠。 西屋公司在核燃料業務以及運營工廠業務收入不錯，而新建核電站卻虧損嚴重。今年初，西屋公司完成了破產重組，其核燃料和運營核電的部門繼續營業。
美國近期建成的核電站是田納西州的“瓦茨巴”（Watts Bar）2號機組，也是20多年來惟一建成的新核電站。“瓦茨巴”1號和2號機組從1973年開始施工，遭受了很多延誤逾期。1號機組在1985年暫時停工，在1996年完成；2號機組在1988年暫時停工，在2007年重新開工，在2015年才徹底完工，2016年開始運行。
由于耗資大、周期長、利潤低、風險高，核工業在市場上確實困難重重舉步維艱，未來新建核電站的預算則令人瞠目結舌，面對如此險惡的商業環境，美國核工業部門也在尋求新的契機。
降低成本 小型模塊或成趨勢
成本高、工期長的核電廠的經濟風險過高，無法吸引投資。那么，美國的核工業將何去何從呢？
一個方案是構建小型模塊化反應堆。其目標是簡化施工過程，并批量生產可安裝常規設備的反應堆。小型模塊化反應堆的工作方式與大型工廠大致相同，但會大大縮短建筑時間和總成本。模塊可以在工廠制作，之后整個模塊可被運到現場，大大降低了現場組裝的難度。這樣，最核心的工作從昂貴且生產效率低的建筑工地，轉移到了較便宜且生產率高的制造廠中。
“努斯凱爾”（NuScale）是由私營公司“努斯凱爾能源”（ NuScale Power）設計的小型模塊化壓水反應堆。這是一個自然循環輕水反應堆，反應堆堆芯、升壓器和螺旋線圈蒸汽發生器位于反應堆容器中，反應堆容器位于圓柱形鋼質安全殼內。反應堆容器封閉模塊浸沒在反應堆安全水池中，該池也是反應堆的最終散熱器。反應堆建筑物的水池部分位于地面以下，使用被動水循環，可以在沒有動力泵或循環設備的情況下運行。這種既提高了安全保障，又降低了生產成本。
“努斯凱爾”單個模塊長度不到25米，直徑4.6米，重約450噸，可產生5千萬瓦的功率。 一個核電廠最多包括12個“努斯凱爾”小型反應堆，共產生6億瓦功率，大約是一個西屋AP1000發電機組輸出功率的一半。 每個“努斯凱爾”反應堆模塊都包含簡單、冗余、多樣和獨立的安全功能。該計劃可連接多個迷你反應堆為整座城市供電，要比大型核電站擁有更高的供電效率。12個迷你反應堆的核電廠投資約30億美元，而在建 的“福格特”核電站投資已超過200億美元，當然它的發電量是12個迷你反應堆的兩倍。
在2016年12月，“努斯凱爾”向美國核管會提交了首份設計認證申請（DCA），包括12000頁該申請報告于2017年3月15日獲得核管會批準。
“努斯凱爾”（NuScale）由美國能源部投資（2000年-2003年），俄勒岡州立大學開發。通過技術轉讓，該計劃的科學家們在2007年獲得了相關專利的獨家使用權，并逐步將其商業化。2013年，“努斯凱爾”獲得美國能源部2億多美元的經費支持?！芭箘P爾”目前正打算在位于愛達荷州的國家實驗室建造首個使用“努斯凱爾”設計模式的核電廠，預計在2025年投入商業運營。
不過，仍有批評者稱，盡管小型模塊化核電廠的建設成本預計低于傳統核電廠，但還是遠高于其他類型的電廠，并沒有從根本上解決核電成本高的問題。
第四代核電呼之欲出
核能缺乏創新的主要原因是難以獲得必要的設備和基礎設施，來進行高度專業化且往往相當危險的研究。不過，美國仍在積極研發下一代核電反應堆，原因如下：
①國際能源機構估計，到2030年世界電力需求將翻番，美國能源部認為美國電力需求將在20年內增長45％。
②核能不受不可靠的天氣/氣候條件或自然資源供應不足的影響。
③維持或增加核能在國家能源結構中的份額將減少電價波動并為其他用途節省傳統石化原料。
④核電通過控制溫室氣體和有害微粒的排放，有助于滿足清潔空氣要求。
⑤美國共有31個研究堆，大部分隸屬于大學和國家實驗室。國家實驗室是基礎研究的平臺，可有效提供大學與工業接軌的橋梁。
第四代核能系統國際論壇（Generation IV International Forum, GIF）是對第四代核能系統進行研發的國際組織，主要成員包括：中國、美國、澳大利亞、加拿大、歐洲原子能共同體（Euratom）、法國、日本、俄羅斯、南非、韓國、和瑞士。
第四代核電技術目前共有6個靠譜的設計概念，分別是：
氣冷快堆（GFR）、超高溫反應堆（VHTR）、超臨界水冷堆（SCWR）、鈉冷快堆（SFR）、鉛冷快堆（LFR） 和熔鹽反應堆（MSR）。
這些反應堆概念旨在滿足世界對未來的能源需求：他們能有效地利用鈾（許多可以使用貧鈾或當前反應堆的“廢”燃料）；通過轉化從當前反應堆中“消滅”大部分核廢料；產生氫氣供其他用途所需；本質安全且易于操作；與其他形式的能源生產相比，有明顯的性價比優勢，且建造和運營方的財務風險也不比其他能源高。
這些反應堆概念目前處于不同的發展水平，預計第四代反應堆的首次部署在2025年前完成。這些項目的發展潛力是巨大的，例如，設計每年消耗一噸鈾的熔鹽反應堆所提供的氫氣，就能供應300萬輛車使用。
