大國重器中的“小塊頭”——移動核能充電寶“玲龍一號” 來了！-深i科普

微信谘詢

谘詢電話

公眾號

TOP

首頁 > 資訊 > 科普新聞

大國重器中的“小塊頭”——移動核能充電寶“玲龍一號” 來了！

來源：北京科技報社

發布時間：2022-08-09

瀏覽次數：1915

版權歸原作者所有，如有侵權，請聯係我們(men)

全球首個(ge) 陸上商用模塊化小型反應堆——“玲龍一號” 反應堆廠房鋼製安全殼上部筒體(ti) 吊裝成功。它會(hui) 成為(wei) 國產(chan) 核動力航母的未來嗎？

撰文/記者王雪瑩圖文編輯/陳永傑

新媒體(ti) 編輯/呂冰心

日前，在海南昌江核電基地，全球首個(ge) 陸上商用模塊化小型反應堆“玲龍一號”反應堆廠房鋼製安全殼上部筒體(ti) 吊裝成功，為(wei) 高質量推進小堆工程建設奠定了堅實基礎。

▲7月6日，“玲龍一號”反應堆廠房鋼製安全殼上部筒體(ti) 吊裝成功（圖片來源/中核五公司）

“玲龍一號”是目前全球唯一通過國際原子能機構官方審查的三代核能小堆，具有小型化設計、模塊化部署、非能動安全、一體(ti) 化技術的特點，且安全性高、占地麵積小、建造周期短，而且對環境更加友好，可在靠近城市和用戶的地方建造，在供電的同時還能滿足海水淡化、工業(ye) 供熱等多種用途，適用場景更加豐(feng) 富。

小巧靈活又安全

一提到核電機組，人們(men) 的腦海裏總會(hui) 聯想到“巨大且笨拙”的形象，然而於(yu) 2019年7月破土動工的“玲龍一號”，卻給了“核電機組”一個(ge) 全新的詮釋——作為(wei) 全球首個(ge) 通過國際原子能機構安全審查的三代小型反應堆，由中核集團自主研發的“玲龍一號”更是全球首個(ge) 商用多功能的模塊化小型壓水堆。

不同於(yu) 百萬(wan) 千瓦級的大型堆，發電功率隻有12.5萬(wan) 千瓦的“玲龍一號”，按照“功率在30萬(wan) 千瓦以下為(wei) 小型堆”的標準，在規模上充其量隻算是一個(ge) 小型堆。然而，“小”不意味著水平差，恰恰相反，小反而有小的優(you) 勢。

▲ “玲龍一號”首台設備吊裝就位現場（圖片來源/中核五公司）

對此，中核集團玲龍一號總設計師宋丹戎曾做過這樣一個(ge) 比喻，“對於(yu) ‘大堆’，我們(men) 可以把它看作一個(ge) 家用的台式電腦，包括顯示器、主機和鍵盤，而小堆我們(men) 就可以把它當做家裏麵的一個(ge) 筆記本電腦，它的顯示器、主機和鍵盤都集中到一起了”。換而言之，“玲龍一號”雖然長得小巧，但卻是名副其實的“麻雀雖小五髒俱全”。

“玲龍一號的半徑大約是‘大堆’的一半”，中核集團海南核電工程處土建科副科長楊軍(jun) 華表示，核電站常規的結構設計有地上布置和下沉式式布置，而“玲龍一號”這個(ge) 小堆采用的則是下沉式設計方案，且堆芯的係統處於(yu) 地麵以下，因而工程的安全性也會(hui) 更高，“基本上能防止大飛機的撞擊”，他說。

據了解，為(wei) 了更進一步充分驗證並保障“玲龍一號”的安全性，科研人員還建設了全亞(ya) 洲最大的非能動安全係統綜合實驗台架進行試驗，後者幾乎是為(wei) 核電機組套上了一個(ge) 巨大的“金鍾罩”。具體(ti) 來說，非能動安全係統的設計，一方麵可以做到防患於(yu) 未然，即在設計階段就提前發現潛在風險，降低危險發生的可能性；另一方麵，如果出現極端問題——譬如反應堆失去供能，非能動安全係統還可以利用自然規律確保反應堆的安全，且在事故發生後的很長一段時間裏，都無需人為(wei) 幹預。

不一樣的“積木”

除了小而精，在中國核電的發展道路上，“玲龍一號”的出現也標誌著我國在小型模塊化反應堆（簡稱SMR）技術上走到了世界前列。對此，很多人不禁要問，核電領域中的“模塊化”到底指的是什麽(me) ？

在談論“玲龍一號”之前，我們(men) 需要先了解SMR這一概念。自福島核電站事故後，全球對SMR的關(guan) 注度日益增長，作為(wei) 其核心概念之一，“模塊化”是指反應堆的係統和組件可以在工廠組裝，並作為(wei) 一個(ge) 單元運輸到安裝地點。也就是說，SMR宛如一個(ge) 巨大的樂(le) 高積木，是由一塊塊“小積木”最終拚湊而成，而這些“積木”都是預先按照標準設計，然後被製造和批量生產(chan) 出來的。

▲施工現場（圖片來源/中核五公司）

一般情況下，大型動力反應堆的建設是因地製宜，由設計人員為(wei) 了某一個(ge) 特定的地點而“量身定製”的機組。相比之下，SMR由於(yu) 不是“定製產(chan) 品”，因而大大降低了成產(chan) 製造的成本，從(cong) 整體(ti) 上做到了比大型動力反應堆更便宜、性價(jia) 比更高，在理論上，也能夠大大縮短工程的整體(ti) 工期。據了解，“玲龍一號”就是將蒸汽發生器、反應堆、主泵和主管道等多個(ge) 組件合而為(wei) 一，在工廠內(nei) 模塊化批量製造和組裝，再運到現場安裝調試。

“‘玲龍一號’的模塊化能降低製造成本，同時也降低了功率”，宋丹戎說：“不僅(jin) 如此，‘玲龍一號’的一體(ti) 化設計也能減少事故率，這些都大大提升了它的安全性”。他表示，“玲龍一號”因為(wei) 規模小，“對核燃料的裝載也更少，能降低放射性的影響”，因而它的應急計劃區可以被控製在廠區邊界內(nei) 。在這些優(you) 點的加持之下，“玲龍一號”可以被“靈活地布置到離用戶更近的地方，部署在靠近城鎮和工業(ye) 園區”，他說。

超大的“移動充電寶”

正所謂“麻雀雖小，五髒俱全”，相比於(yu) 百萬(wan) 千瓦的核電站機組來說，“玲龍一號”不僅(jin) 更安全可靠、靈活性更高，它的用途也更加廣泛。“它不僅(jin) 能服務城市和工業(ye) ，還能為(wei) 海洋資源開發等供電，甚至做海水淡化”，中核集團中國核電公司工程師王玉昆在接受媒體(ti) 采訪時如是說。

如今，位於(yu) 海南昌江“玲龍一號”反應堆廠房的鋼製安全殼上部筒體(ti) 已提前順利吊裝就位，整體(ti) 工程預計2026年建成。隨著“玲龍一號”工程的推進，人們(men) 也有了更多的新期待——能不能讓“玲龍一號”走到更廣闊的舞台？比如大海之上？

據王玉昆介紹，因為(wei) 小巧靈活，“玲龍一號”也可以被安裝在船隻上。“比方說，船隻搭載著它靠近海島的這個(ge) 過程中，它就能為(wei) 城區的居民提供暖氣甚至是電力，同時它還能為(wei) 城市中的工業(ye) 用電和工業(ye) 供能提供能源”，他解釋說：“隨著船隻繼續向前，經過海上鑽井平台時，安裝‘玲龍一號’的船也可以為(wei) 鑽井平台提供能量和電力，甚至為(wei) 小島開發提供能量。”

▲“玲龍一號”反應堆廠房鋼製安全殼上部筒體(ti) 吊裝就位（圖片來源/中核五公司）

讓“玲龍一號”搖身一變，成為(wei) “海上移動充電寶”，宋丹戎認為(wei) 這個(ge) 想法有著巨大潛力。“在沿海發達的地區和城市，土地資源是非常寶貴的，我們(men) 如果建一個(ge) 反應堆，那麽(me) 它周圍的設施建設就一定會(hui) 受限”，他說：“可如果把它建到海上，離（陸地）三五公裏，直接拖上電線、蒸汽管線，那它就不會(hui) 占用大量土地。不僅(jin) 如此，把它放到海上以後，反應堆需要的冷卻水其實也就能就地取材了。”

從(cong) 節能減排到航母軍(jun) 工

對於(yu) 小型堆，中國工程院院士葉奇蓁曾將其譽為(wei) “核能遊戲的改變者”，認為(wei) 其能以更安全的方式提供不同的核電聯產(chan) 解決(jue) 方案，而小巧玲瓏的“玲龍一號”也將在更多領域，為(wei) 中國的發展開拓無限可能。

首先是在節能減排上：眾(zhong) 所周知，核能是一種重要的綠色低碳新能源，有序推動核電發展對於(yu) 我國推進能源轉型、優(you) 化能源結構有著重要的意義(yi) 。根據官方數據顯示，“玲龍一號”在建成後，有望每年減少二氧化碳排放870萬(wan) 噸、氮氧化物3萬(wan) 噸，同時年發電量可達10億(yi) 千瓦時，滿足52.6萬(wan) 戶家庭一年的生活所需。加之其建造成本低、性價(jia) 比高、使用靈活，“玲龍一號”的推廣與(yu) 應用，無疑將對我國力爭(zheng) 2030“碳達峰”、2060“碳中和”起到重要的助推之用。

大型堆的優(you) 勢主要是通過發電實現經濟性，而小型堆的優(you) 勢則更多地體(ti) 現在供熱方麵，是一種更依賴於(yu) 選址貼近用戶的分布式能源。“在碳達峰、碳中和的全球能源生產(chan) 和消費革命時代要求下，穩定性好的清潔能源將具有較強的議價(jia) 能力”，宋丹戎說。

除了助力節能減排，“玲龍一號”也被視作推動我國軍(jun) 工、尤其是航母發展的重要力量。因為(wei) 整體(ti) 的體(ti) 積更小，理論上，“玲龍一號”可以適用於(yu) 目前在役的遼寧艦和山東(dong) 艦。此前有業(ye) 內(nei) 人士猜測，鑒於(yu) “玲龍一號”單台熱功率和電功率分別可以達到385兆瓦和125兆瓦，若可以在我國現役航母上配置兩(liang) 台組合，就相當於(yu) 為(wei) 航母提供了28萬(wan) 匹馬力——超過了美國目前現役26萬(wan) 匹馬力的尼米茲(zi) 級核動力航母。