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玲龙一号到底有多牛,究竟是怎么一回事?

摘要:6月3日,中国核能电力股份有限公司发布上市公告,海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程项目已获得国务院核…

摘要:

6月3日,中国核能电力股份有限公司发布上市公告,海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程项目已获得国务院核准。十年磨一剑,中核集团在多年研究基础上自主研发的“玲龙一号”,分量究竟有多重?但作为首堆,“玲

正文摘要:

6月3日,中国核能电力股份有限公司发布上市公告,海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程项目已获得国务院核准。十年磨一剑,中核集团在多年研究基础上自主研发的“玲龙一号”,分量究竟有多重?但作为首堆,“玲龙一号”示范工程工期还是按照58个月来规划。与此对应,“玲龙一号”的设备国产化率达到90%以上,比我国自主研发的大堆的国产化率还要高。“玲龙一号”在安全性、灵活性和多用途等方面的独特优势,使其在新一轮核能技术变革和国际核能产业竞争中的意义凸显。“玲龙一号”未来可期。
玲龙一号到底有多牛究竟是怎么一回事,跟随小编一起看看吧。

◎ 核芯报道工作室 李春平

玲龙一号到底有多牛,究竟是怎么一回事?插图

海南昌江核电基地,等待FCD的小堆示范工程(摄影/海南核电 刘玄)

6月3日,中国核能电力股份有限公司发布上市公告,海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程项目已获得国务院核准。

十年磨一剑,中核集团在多年研究基础上自主研发的“玲龙一号”(ACP100),分量究竟有多重?深入了解后你会发现,这堪称中国核工业迈向世界一流核科技工业的一个关键里程碑。

01

— 全球首个陆上模块化小型压水堆 —

早在上世纪七八十年代,国际原子能机构(IAEA)就开始倡导发展中小型反应堆,进入21世纪后,包括美国、日本、韩国等在内的越来越多的国家加入了模块化小堆开发的行列。

2009年前后,中核集团在“十二五”规划中提出了“差异化发展”的战略。“做小堆的初衷不是和大堆一样去发电,而是要实现核能的多用途,满足城市供热、工业蒸汽、海水淡化、石油开采等不同需求。”中核集团“玲龙一号”总设计师宋丹戎说。

小堆之“小”,小在功率,核燃料的装量少,只有57组燃料组件,相应的功率密度低,具有更高的固有安全性,同时占地面积也更小。因此,“小堆可以建在离城市、离人口密集区更近的地方,这与多用途的应用场景是相契合的。”宋丹戎表示,“事故分析的计算结果表明,小堆的辐射应急计划区范围在300米左右,而大堆一般是10公里。小堆从技术上可不需要场外应急。”

如何理解“固有安全性”?中核集团“玲龙一号”副总设计师秦忠打了个比方,“就像一个内在品质优秀、行为习惯非常好的学生,老师不用去督促和鞭策,他自己就很自律。”

“玲龙一号”采用完全非能动的安全系统,不过与同样是非能动安全系统的大堆AP1000并不一样,宋丹戎介绍说,“反应堆如果发生事故,最大的问题是要排出堆芯的余热。大堆要通过喷水降温,小堆因为功率小,完全依靠空气自然对流就能将热量从堆芯导入钢制安全壳内,然后从安全壳导入大气这一最终热阱。”

“玲龙一号”最突出的特征,还是一体化、模块化的反应堆结构:蒸汽发生器、主泵、堆内构件、驱动机构等反应堆的部件都集中在压力容器上,不需要主管道的连接。“反应堆是一个模块,整个反应堆包括蒸汽发生器在设备制造厂里就装好了,运到现场直接进行后续装配调试。而大堆是压力容器和蒸汽发生器分别要安装,还要在现场焊接主管道。”

模块化的建造安装,带来的一个优势就是可以缩短现场的施工时间,缩短建造工期,从而提高经济性。但作为首堆,“玲龙一号”示范工程工期还是按照58个月来规划。对此秦忠表示,决定工期的关键路径在于设备制造,“‘玲龙一号’的设备基本都是全新研制的,有些设备不能马上采购得到,还要做一部分科研。而大堆设备的规格书一出来不需要再去摸索,直接就生产制造。未来随着小堆的批量化建设和经验积累,建造工期可控制在36月内。”

与此对应,“玲龙一号”的设备国产化率达到90%以上,比我国自主研发的大堆的国产化率还要高。“毕竟是自主研发的,国外也没有,你想买也买不到。”

“玲龙一号”在安全性、灵活性和多用途等方面的独特优势,使其在新一轮核能技术变革和国际核能产业竞争中的意义凸显。宋丹戎饱含自豪地说道:“全世界这也是头一个”——“玲龙一号”是全球首个陆上模块化小型压水堆。

02

— 从0到1的关键一步 —

中核集团对小堆的研发自2011年正式启动,将其列入集团公司的重大科研专项。“因为和传统的堆差别大,所以创新的程度和技术跨度大。”宋丹戎表示。

2019年在国家核安全局对ACP100开展安全评审的会上,时任核电安全监管司司长汤搏说过这样一句话:“ACP100是国内目前唯一正向设计的一个反应堆。”所谓“正向设计”,意即没有现成可以作为参考逆向推导,是完全从头开始的自主创新设计。

围绕这一开创性的堆型,中国核动力研究设计院开展了15大实验,研发了20多项关键设备,并建设了全亚洲最大的非能动安全系统综合实验台架,使ACP100的安全性得到了充分的验证。

设计过程中遇到的最大的问题是什么?是以往可以直接用的一些理论包括数据对于小堆都不适用,必须从头开始。“设计大堆只要大致跟国内已建的核电堆型类似,一般就可以用他们的数据,因为大致上尺寸和功率水平相近,不会出大问题。”宋丹戎说,“而小堆尺寸变了,比如它的燃料组件相对大堆要短,短了以后燃料组件压紧力要多少?变形量是多少?包壳管气腔高度定多少?这些量都得重新算,要从源头上开始研究,所以核安全局说我们是正向设计。”

“大堆的设计不会遇到‘翻车’的问题,小堆设计是有可能遇到‘翻车’问题的。走到一半,有可能设定的目标达不到,必须完全推倒重来。”谈到这,宋丹戎不禁感叹,“小堆走到今天这一步确实不容易。”

“作为一线技术人员感到,从0到1的原始创新是非常不容易的,每一个小小的突破、哪怕是一小步都来之不易。”秦忠也深有感触。

2014~2015年,ACP100研发团队“完成了4000多页的报告”,把主要的安全理念和安全分析的结论都形成文字材料提交给了IAEA。2016年,IAEA向中核集团提交了ACP100通用反应堆安全审查 (GRSR)终版报告。这标志着ACP100成为世界首个通过IAEA安全审查的小堆技术。

IAEA的结论认为,“ACP100满足三代核电的要求,能够满足实际消除大规模放射性释放的要求,是一个先进的小型反应堆。”

随着示范工程核准,心血浇筑而成的种子终于落地开花。宋丹戎表示,“示范”的重要意义在于“给国内和国际的潜在用户树立一个信心,让他们知道这个堆既能安全运行,又能满足相应需求”。

秦忠强调道,“示范工程更完整的说法是科技示范工程,是中核集团科技创新成果的工程应用。它涉及到一百多个系统从建造、安装、调试到运行维护的成套技术,能够带动我国核工业整体技术水平的进步。”同时他认为这也是中核集团面向核能非电市场应用的起步。

小堆在全球市场显示出良好前景。中东的沙特、阿联酋、约旦,东南亚的印尼、泰国等,这些国家不约而同地表示出对小堆的兴趣。相比全世界很多国家开发的小堆都还停留在纸上,我国率先迈出了模块化小堆工程落地这关键一步,必将对国际上的推广应用产生重要推动。

“玲龙一号”未来可期。

策划 | 杨金凤

编辑 | 李春平

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来源:环球网

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“华龙一号”:中国核电走向世界的“国家名片”

玲龙一号到底有多牛,究竟是怎么一回事?插图2

“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果,已形成完整知识产权和自主标准体系,被誉为“国之重器”。据悉,“华龙一号”反应堆采用177堆芯设计,堆芯采用18个月换料,创新性采用“能动和非能动”相结合的安全系统、双层安全壳等技术,在安全性上完全满足国际最高安全标准要求。

海南昌江核电二期工程3、4号机组均采用“华龙一号”技术,分别于2021 年 3 月 31 日和2021年12月28日开工建设。每台机组装机容量116.1万千瓦,年发电能力可达近100亿度,能够满足中等发达国家100万人口的年度生产和生活用电需求。

作为安全、清洁的能源,核能发电对优化我国能源结构、推动绿色低碳发展,助力实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。“华龙一号”每台机组发电相当于每年减少标准煤消耗312万吨、减少二氧化碳排放816万吨,相当于植树造林7000多万棵,经济、社会和环保效应显著。

“华龙一号”的成功,还实现了中国核电“造船出海”,为世界各国提供发展三代核电的中国方案和中国经验。目前,我国已与巴基斯坦、阿根廷等“一带一路”沿线20多个国家和地区建立了核电项目合作关系。这是落实“一带一路”倡议、构建核能发展人类命运共同体的重要途径,也是构建新发展格局、扩大对外开放的重要举措。

“玲龙一号”:继“华龙一号”后又一自主创新重大成果

玲龙一号到底有多牛,究竟是怎么一回事?插图3

“玲龙一号”是多用途模块式小型核反应堆的别称。通过我国核电技术人员十余年自主研发,成为继“华龙一号”后又一自主创新重大成果。“’华龙一号‘和’玲龙一号‘就像是兄弟俩,‘华龙’是大哥,‘玲龙是小弟’”,海南核电有关负责人做了生动形象地比喻。

据了解,小型堆因其安全性、灵活性及多用途等方面的独特优势,在新一轮核能技术变革和国际产业竞争中的作用日益凸显。据国际原子能机构(IAEA)统计,全球范围内正在开发的小型堆技术有超过40种。美、俄、英、日、韩等核电大国均将小型堆技术列入国家战略。

2016 年,我国“玲龙一号”成为全球首个通过国际原子能机构安全审查的小型堆。2021 年7月13日,海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程正式开工,成为全球首个开工的陆上商用模块化小堆,标志着我国在模块化小型堆技术上走在了世界前列。

“玲龙一号”技术具有小型化、模块化、一体化、非能动的特点,安全性高,建造周期短,部署灵活,可作为清洁的分布式能源,供电的同时可满足海水淡化、区域供暖、供冷、工业供热等多种用途,适用于园区、海岛、矿区、高耗能企业自备能源等多种场景应用。

据了解,海南核电“华龙一号”“玲龙一号”等建设工程均为国家“十四五”重点建设项目,相关在建工程全部建成投产后,总装机容量可达到380万千瓦,将形成同时拥有二代改进型、 三代、示范小堆多种堆型机组的 “双龙齐飞”格局,为海南自贸港建设乃至我国经济社会发展注入强劲动力,并将向世界全方位、多角度展示我国核电自主研发的新实力和新成就。

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