我國核能領(lǐng)域的又一里程牌！——“玲龍一號”模塊化小型核反應(yīng)堆

核能的和平應(yīng)用堪稱20世紀(jì)人類最偉大的里程碑之一，核電作為一種高效、清潔、可再生可持續(xù)發(fā)展的能源形式，可以說在我國正發(fā)揮著極為重要的角色。核能在我國已經(jīng)被安全使用了超過三十年。1991年，中國完成了第一座核電廠的建設(shè)并投入運營，這標(biāo)志著我國無核電歷史的終結(jié)。隨后，1994年我國開始投產(chǎn)大型核電站，緊接著在1996年，中國自主設(shè)計并建設(shè)了二代和三代核電站。

如今我國的核電行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，擁有15個正在運行的核電站，同時還有6個核電站正在建設(shè)中。這些核電站遍布全國各地，包括秦山核電站、海陽核電站、嶺澳核電站等在內(nèi)。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年1月到3月期間，全國范圍內(nèi)的發(fā)電設(shè)備累計平均利用時長達(dá)到了3147小時，較去年同期增加了19小時；全國發(fā)電總量達(dá)到了20711.8億千瓦時，同比增長了619.1億千瓦時。2021年，我國核電發(fā)電量等效減少燃煤1.2億噸，減少二氧化碳排放3.0億噸，減少二氧化硫排放98.24萬噸。這些數(shù)據(jù)清晰地展示了我國核電站在減少碳排放上面的卓越表現(xiàn)和可靠運行方面取得的成就。

而就在近期，隨著中核集團(tuán)旗下中國核電投資控股的中核海南多用途模塊式小型堆科技示范工程“玲龍一號”反應(yīng)堆核心模塊在海南昌江吊裝成功?！傲猃堃惶枴钡某晒ㄔO(shè)，標(biāo)準(zhǔn)著我國核工業(yè)的發(fā)展迎來了又一次里程牌，我國已經(jīng)在在模塊式小型堆建造上走在世界前列。

對于“玲龍一號”來說，其最重要的特點主要集中在兩個方面，第一是“小型堆”，第二是“模塊化”，在本篇文章之中，我們分別來聊一聊。

先來說一說這個“小型堆”，按照國際原子能機(jī)構(gòu)的定義，小型堆是指電功率30萬千瓦（300MW）以下的反應(yīng)堆。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)階段全球涌現(xiàn)了80多種不同的小型核反應(yīng)堆設(shè)計方案。在這些方案中，壓水堆技術(shù)方案的成熟度相對較高，然而大多數(shù)小型壓水堆方案仍處于設(shè)計研發(fā)階段，真正實際落地應(yīng)用的并不多見，而“玲龍一號”便是這其中的一個案例。

所謂壓水堆，其全稱是全稱“加壓水慢化冷卻反應(yīng)堆”，簡單來說就是以加壓的、未發(fā)生沸騰的輕水(即普通水)作為慢化劑和冷卻劑的反應(yīng)堆。它的冷卻系統(tǒng)由兩個循環(huán)回路構(gòu)成。

首先，一個回路連接著反應(yīng)堆芯和第二個回路中的蒸汽發(fā)生器。在這個回路內(nèi)，壓力被維持在大約150個大氣壓，這個壓力條件下，冷卻水可以被加熱到約343℃而不會沸騰。接著，冷卻水流經(jīng)第二個回路中蒸汽發(fā)生器的傳熱管道，其壓力約為70個大氣壓左右，將第二個回路中的水加熱至沸騰點（大約260℃），形成水蒸氣。

這些水蒸氣經(jīng)過濾除混雜的液態(tài)水后，被輸送至第二個回路的汽輪機(jī)，從而推動渦輪發(fā)動機(jī)啟動運轉(zhuǎn)。在釋放熱能后，第一個回路中的水以約290℃的溫度返回至反應(yīng)堆芯，完成第一個回路的循環(huán)。而從汽輪機(jī)流出的第二個回路水在經(jīng)過冷凝器后會凝結(jié)成液態(tài)水，然后重新回流至蒸汽發(fā)生器，完成第二個回路的循環(huán)，而第二回路的水在蒸汽發(fā)生器里被加熱后變成飽和蒸汽用來驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)，提供電源。

在“玲龍一號”一號之前，全球正在建設(shè)和運行的百萬千瓦級壓水堆核電反應(yīng)堆，每一個都是占地巨大的工程。以法國的M310和EPR、美國的AP1000為例，這些反應(yīng)堆的布局都是分散型的，整個反應(yīng)堆所需的布置空間直徑約為45米，要想放下這種龐然大物，需要的場地大小接近4個籃球場。

美國西屋 AP1000壓水核反應(yīng)堆

而本次我國的“玲龍一號”與大型壓水堆不同，小型壓水堆采用了一體化技術(shù)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊。反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)完全集成在壓力容器內(nèi)，整個直徑大約只有7米左右。反應(yīng)堆變小了，其功率也會自然變小，“玲龍一號”的功率僅相當(dāng)于“華龍一號”的十分之一，后者的功率達(dá)到百萬千瓦級，而“玲龍一號”則是一種功率為十萬千瓦級的小型核電堆。但是相對小的功率在核電上并不一定是壞事，較低的功率降低了核燃料裝載量，與大堆相比，小堆更加安全、部署也更加靈活。根據(jù)總設(shè)計師宋丹戎表示：“大堆可以看作臺式電腦，包括顯示器、主機(jī)、鍵盤等，小堆可以當(dāng)作筆記本電腦，顯示器、主機(jī)、鍵盤等都集中到一起了?！?/strong>

既然談到了部署靈活，這就引出了“玲龍一號”第二個特點——模塊化。

“玲龍一號”的最大創(chuàng)新在于將反應(yīng)堆和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)集成為一個整體模塊，實現(xiàn)了反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的一體化和模塊化，從而實現(xiàn)了制造和運輸?shù)哪K化，以及現(xiàn)場快速裝配的特點。

所有的核心模塊都將統(tǒng)一在工廠中的流水線中生產(chǎn)組裝完畢，將核心模塊運到現(xiàn)場后馬上就能裝配使用，這也就意味著，在不遠(yuǎn)的未來，核反應(yīng)堆的使用，很有可能會變得和消費家電市場的空調(diào)、電視一樣，顧客買回家插上電就可以直接用。

想象一下，基于較小的功率和體積，以及可以靈活部署在居民區(qū)和工廠附近的特點，小型核堆不僅適用于陸地設(shè)置，還可以應(yīng)用于海上平臺、偏遠(yuǎn)島嶼等場所。在未來，只要沿海地區(qū)或海島缺乏電力，就有可以將搭載了小型反應(yīng)堆的核能海上平臺移至那里用來解決當(dāng)?shù)氐?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電力">電力問題。甚至還可以再大膽一點，目前，許多發(fā)展中國家都受限于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，難以解決建設(shè)核電站的資金問題，我們就可以將搭載了“玲龍一號”海上平臺出租出去，去非洲，南美這些沿海城市發(fā)電，直接省去在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)的各種征地、施工問題，一旦有局勢動蕩的情況發(fā)生，也能及時撤回國，在幫助了當(dāng)?shù)匕l(fā)展的同時，也能將我國的投資風(fēng)險降到最低。

“玲龍一號”將作為中國核電一張新的名片，實現(xiàn)核電技術(shù)的國際推廣，助力相關(guān)國家促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加深國際間的文化交流與合作，為世界和平穩(wěn)定貢獻(xiàn)中國的力量。