小型模組化反應爐專利分析

本文使用經濟部智慧財產局之專利資料庫「全球專利檢索系統」，進行小型模組化反應爐(Small Modular Reactor, SMR)初步的專利分析，由於大小是相對的概念，且使用「小型」的關鍵字檢索較可能會有遺漏，本次專利檢索聚焦於模組化的核電廠，檢索式的設計以「模組化」及「核電廠」為核心進行檢索，同時滿足「模組化」及「核電廠」的專利方會被檢索出，專利檢索式如下：

檢索式：((G21C* or G21D*)@IC or (nuclear [-5,5] reactor)@AB,TI,CL or (核能反應爐 or 核反應爐 or 核能電廠 or 核電廠 or 核能反應堆 or 核反應堆 or 核電站 or 核能發電站 or 壓水堆 or 水反應堆 or 水反應爐)@AB,TI,CL) and ((modula* or 模型化 or 模塊化 or 模組化)@AB,TI,CL or (reactor [-5,5] modul*)@AB,TI,CL or (反應 [-5,5] 模型)@AB,TI,CL or (反應 [-5,5] 模組)@AB,TI,CL or (反應 [-5,5] 模塊)@AB,TI,CL or (水堆 [-5,5] 模型)@AB,TI,CL or (水堆 [-5,5] 模組)@AB,TI,CL or (水堆 [-5,5] 模塊)@AB,TI,CL) AND ID=19000101:20231231

檢索於2023年3月3日

本次專利檢索結果共有3,139個專利申請，其可整理為2,282個INPADOC (The International Patent Documentation Center) 專利家族。另由於專利的申請有權利持續時間的限制，且對於研發來說，相對近期的專利較有參考的價值，因此以下的統計僅針對2001年之後的專利進行統計分析。

從圖1可以看出，雖然SMR相關專利數量不少，且專利申請量從2002年至今均呈現成長的趨勢，專利權人的數量自2013年至今則有持續增長的趨勢，一般來說，技術在成長期的階段，專利數量及專利權人數量均大量成長，技術步入成熟期的特徵則是專利數量持續成長但專利權人數量下降，最後才進入專利數量及專利權人數量皆下降的衰退期；考量國際相關產品尚不完全成熟，初步判定相關技術發展應為成長的階段，未來相關專利及專利權人均可能會持續成長。

從表1來看，主要的專利權人包含中國企業、中國學研單位、美國企業、日本企業、韓國企業，其中又以中國企業、中國學研單位、美國企業的專利申請量較多，相較之下，雖然中國的總專利申請量大於美國的總專利申請量，但美國技術的企業化比較明顯，表示美國技術的實際應用程度可能較高。

前幾大專利權人中，NUSCALE POWER、SEARETE、TOSHIBA、GENERAL ELECTRIC COMPANY 近年較無相關專利的申請。此外，美國的WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY、TN AMERICAS、NAC INTERNATIONAL近年有在台灣進行專利的布局，可能是我國未來相關技術發展主要的競合對象。

國際專利分類 (International Patent Classification, IPC)是專利審查官所給定的專利技術分類，常用於專利的技術分類，表2統計專利家族數量50個以上的IPC分類，以探討目前相關技術發展的趨勢。此外，考量冷卻技術對核電廠安全的重要性，特別透過專利檢索的方式，在技術分類統計時額外納入被動冷卻技術進行統計與評估。

從技術分類近年的統計結果指出(表3)，「監視或測試技術」、「緊急冷卻裝置或排除停爐餘熱，用於爐心之壓力容器內」、「整體反應爐技術」、「核電廠之控制的安全裝置」、「壓力容器、圍阻容器或一般圍阻體的零部件」等技術，近年發展有明顯的增長，可能是近年較為重要的技術，值得特別關注。統計結果顯示，被動冷卻技術多被歸類於IPC：G21C 15/18「緊急冷卻裝置或排除停爐餘熱，用於爐心之壓力容器內」，但被動冷卻技術僅為該分類的其中一種技術項目，此外，可以發現各專利權人持有被動冷卻技術的專利數量有限，但平均專利品質相較於整體SMR專利的品質為佳。

以下從主路徑分析做初步的探討，本次專利檢索並未包含上位的反應爐及核電廠技術，也未包含應用層面，是使用上的限制。主路徑分析圖中，右邊的專利引用了左邊的專利，其流量的大小代表乘載知識流量的強度。圖3乃是基於整個專利池中乘載知識流量較高的數個專利，將相關技術源點被引用的技術發展路徑關係呈現。

從主路徑分析來看，最為關鍵的專利為「中國電力科學研究院」所開發之CN106773666A「一種針對壓水堆一回路系統的模型參數獲取方法」，其專利摘要內容如下「本發明涉及一種針對壓水堆一回路系統的模型參數獲取方法，該方法結合壓水堆模型結構複雜、含非線性環節、穩定過渡時間較長、模型參數多、變數多且相互耦合等特徵，採用分模組辨識模型參數，再整體模型校驗參數；選擇各模組的輸入、輸出變數進行測試；通過預處理以減少雜訊信號對辨識效果的影響；基於各模組的微分方程和程式設定方法對變數賦予初值，使模型初始化穩定；基於參數攝動理論和智慧優化方法辨識各模組參數；結合子模組和整體模型進行多種工況下的參數與模型的校驗；獲取適用於電力系統分析的核電機組系統數學模型參數。本發明各模組結構精細、清晰，模型參數意義明確，辨識所需變數易獲取，參數獲取方法快捷、高效、精確，實用性強。」

圖3 路徑分析圖

結論

從專利分析的結果來看，SMR的主要專利權人包含中國企業、中國學研單位、美國企業、日本企業、韓國企業，其中又以中國企業、中國學研單位、美國企業的專利申請量較多，相較之下，雖然中國的總專利申請量大於美國的總專利申請量，但美國技術的企業化比較明顯，表示美國技術的實際應用程度可能較高。從技術分類近年的統計結果指出，「監視或測試技術」、「緊急冷卻裝置或排除停爐餘熱，用於爐心之壓力容器內」、「整體反應爐技術」、「核電廠之控制的安全裝置」、「壓力容器、圍阻容器或一般圍阻體的零部件」等技術，近年發展有明顯的增長，可能是近年較為重要的技術，是我國相關研發可考量之技術研發切入點。

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