我國核能領(lǐng)域的又一里程牌！——“玲龍一號”模塊化小型核反應堆

核能的和平應用堪稱(chēng)20世紀人類(lèi)最偉大的里程碑之一，核電作為一種高效、清潔、可再生可持續發(fā)展的能源形式，可以說(shuō)在我國正發(fā)揮著(zhù)極為重要的角色。核能在我國已經(jīng)被安全使用了超過(guò)三十年。1991年，中國完成了第一座核電廠(chǎng)的建設并投入運營(yíng)，這標志著(zhù)我國無(wú)核電歷史的終結。隨后，1994年我國開(kāi)始投產(chǎn)大型核電站，緊接著(zhù)在1996年，中國自主設計并建設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(gè)正在運行的核電站，同時(shí)還有6個(gè)核電站正在建設中。這些核電站遍布全國各地，包括秦山核電站、海陽(yáng)核電站、嶺澳核電站等在內。根據統計數據顯示，2023年1月到3月期間，全國范圍內的發(fā)電設備累計平均利用時(shí)長(cháng)達到了3147小時(shí)，較去年同期增加了19小時(shí)；全國發(fā)電總量達到了20711.8億千瓦時(shí)，同比增長(cháng)了619.1億千瓦時(shí)。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(wàn)噸。這些數據清晰地展示了我國核電站在減少碳排放上面的卓越表現和可靠運行方面取得的成就。

而就在近期，隨著(zhù)中核集團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”反應堆核心模塊在海南昌江吊裝成功?！傲猃堃惶枴钡某晒ㄔO，標準著(zhù)我國核工業(yè)的發(fā)展迎來(lái)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(lái)說(shuō)，其最重要的特點(diǎn)主要集中在兩個(gè)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(lái)聊一聊。

先來(lái)說(shuō)一說(shuō)這個(gè)“小型堆”，按照國際原子能機構的定義，小型堆是指電功率30萬(wàn)千瓦（300MW）以下的反應堆。根據國際原子能機構的數據統計，現階段全球涌現了80多種不同的小型核反應堆設計方案。在這些方案中，壓水堆技術(shù)方案的成熟度相對較高，然而大多數小型壓水堆方案仍處于設計研發(fā)階段，真正實(shí)際落地應用的并不多見(jiàn)，而“玲龍一號”便是這其中的一個(gè)案例。

所謂壓水堆，其全稱(chēng)是全稱(chēng)“加壓水慢化冷卻反應堆”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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堆。它的冷卻系統由兩個(gè)循環(huán)回路構成。

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

這些水蒸氣經(jīng)過(guò)濾除混雜的液態(tài)水后，被輸送至第二個(gè)回路的汽輪機，從而推動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)運轉。在釋放熱能后，第一個(gè)回路中的水以約290℃的溫度返回至反應堆芯，完成第一個(gè)回路的循環(huán)。而從汽輪機流出的第二個(gè)回路水在經(jīng)過(guò)冷凝器后會(huì )凝結成液態(tài)水，然后重新回流至蒸汽發(fā)生器，完成第二個(gè)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(lái)驅動(dòng)汽輪發(fā)電機，提供電源。

在“玲龍一號”一號之前，全球正在建設和運行的百萬(wàn)千瓦級壓水堆核電反應堆，每一個(gè)都是占地巨大的工程。以法國的M310和EPR、美國的AP1000為例，這些反應堆的布局都是分散型的，整個(gè)反應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(chǎng)地大小接近4個(gè)籃球場(chǎng)。

美國西屋 AP1000壓水核反應堆

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)，使系統結構更加緊湊。反應堆冷卻劑系統完全集成在壓力容器內，整個(gè)直徑大約只有7米左右。反應堆變小了，其功率也會(huì )自然變小，“玲龍一號”的功率僅相當于“華龍一號”的十分之一，后者的功率達到百萬(wàn)千瓦級，而“玲龍一號”則是一種功率為十萬(wàn)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。根據總設計師宋丹戎表示：“大堆可以看作臺式電腦，包括顯示器、主機、鍵盤(pán)等，小堆可以當作筆記本電腦，顯示器、主機、鍵盤(pán)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(gè)特點(diǎn)——模塊化。

“玲龍一號”的最大創(chuàng )新在于將反應堆和反應堆冷卻劑系統集成為一個(gè)整體模塊，實(shí)現了反應堆冷卻劑系統的一體化和模塊化，從而實(shí)現了制造和運輸的模塊化，以及現場(chǎng)快速裝配的特點(diǎn)。

所有的核心模塊都將統一在工廠(chǎng)中的流水線(xiàn)中生產(chǎn)組裝完畢，將核心模塊運到現場(chǎng)后馬上就能裝配使用，這也就意味著(zhù)，在不遠的未來(lái)，核反應堆的使用，很有可能會(huì )變得和消費家電市場(chǎng)的空調、電視一樣，顧客買(mǎi)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和工廠(chǎng)附近的特點(diǎn)，小型核堆不僅適用于陸地設置，還可以應用于海上平臺、偏遠島嶼等場(chǎng)所。在未來(lái)，只要沿海地區或海島缺乏電力，就有可以將搭載了小型反應堆的核能海上平臺移至那里用來(lái)解決當地的電力問(wèn)題。甚至還可以再大膽一點(diǎn)，目前，許多發(fā)展中國家都受限于經(jīng)濟發(fā)展，難以解決建設核電站的資金問(wèn)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，直接省去在當地建設的各種征地、施工問(wèn)題，一旦有局勢動(dòng)蕩的情況發(fā)生，也能及時(shí)撤回國，在幫助了當地發(fā)展的同時(shí)，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(shí)現核電技術(shù)的國際推廣，助力相關(guān)國家促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展，加深國際間的文化交流與合作，為世界和平穩定貢獻中國的力量。