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宋丹戎:玲龙一号技术方案与工程进展

2024-09-19 13:46:05 中国能源网

中国核动力研究设计院总工程师 宋丹戎:核能是一种清洁能源,在能源领域起着负荷的作用,在建设大型堆的同时,小型堆也越来越受到世界各国能源行业的青睐。国际原子能机构把300兆瓦电功率以下的反应堆称为小型堆,它不仅是小,它可以模块化建设,可以在工厂预制,通过模块化的运输方式运到现场,功率小,但是它可以模块化的组装、模块化的运输、模块化的安装。相比于大型堆,小型堆有一些特点,首先它的功率比较小,系统简单,安全性高,可以建在离城市和用户比较近的地方。运行相对灵活,相对于大型堆,它的用途要多一些,不仅是发电,还可以用于区域的供热、海水淡化、工艺供热。由于它的体积比较小也可以装到船体上作为浮动核电站。

国内外在上个世纪就有不少小型堆,当然那是在核电发展初期,功率比较小,历史久远。进入21世纪以后,世界各国随着核电技术的发展,致力于开发革新型的小型堆。美国能源部提出小型堆的概念,首先它要满足模块化的设计、模块化的制造、模块化的运输,现场能够快速安装,在工厂预制以后带动它的成本降低,缩短现场的建造周期,缩短整个核电的建设周期。截止到2022年,国际原子能结构统计了全世界有18个国家开发了83个反应堆,其中31个是压水堆,大部分是一体化的小型压水堆。小型堆目前比较成熟的还是压水堆,功率集中在几十兆瓦到200兆瓦之间。

中核集团玲龙一号(ACP100),国电投开发了“CAP150”和美一号供热堆。清华大学开发了低温供热堆。国内开发也是以压水堆为主,一体化的压水堆是主流,以及一些气冷堆,金属冷却堆都在研发阶段。清华大学的高温气冷堆去年已经并网发电。

发展的需求,小型堆和大型堆不太一样,它的需求主要是对于老旧小火电机组的替代、海水淡化、区域供热、浮动核电站和中小电网。在我国的北方,它主要用于供热。在区域电网可以替代以前的小电网,中国是大电网,连成一片。在有些国家是区域的小电网,小型堆可以发挥其发电的作用。

另外可以区域供热,给能源大户,需要蒸汽的化工厂、工业企业提供工艺供热,也可以替代燃煤给城市居民供热。小型堆的体积比较小,可以装到浮动核电平台上,为海岛开发、海洋开发、石油采油作为能源。在中东地区,在我国沿海缺水的地方也可以作为海水淡化的能源来源。

下面简单介绍一下玲龙一号(ACP100)开发的概况。中核集团从事小型堆的开发已有多年,我们开发了多种小型堆。ACP100在“十二五”期间列入了国家重大科研项目。中核集团从2010年开始开发小型堆,其间经过了国际原子能的审查,经过了两评报告,经过了国家核安全局的安全审查,一直到2021年7月,第一罐混凝土浇灌,正式开工。

在研发期间做了大量的科研试验,这些试验都是在中国核动力院相关的台架上完成的。有大量设备依托于国内各大核电企业、制造企业,开发了多项关键设备,目前主要的设备包括压力容器、直流蒸汽发生器、控制棒驱动机等都可以实现国产化。

研发的同时我们也和国家审评中心进行了安全方面的研究和验证,满足了最新的我国核安全法规的要求。我们也向国际原子能机构提交了安全评估报告,国际原子能机构经过评估认为ACP100是创新的小型压水堆设计,具有固有安全+非能动安全,可以保证早期大规模放射性释放的实际消除。

总体方案和大堆不一样,我们是从传统的环路式的反应堆演化成为一种一体化的革新的反应堆,它的蒸发器、压力容器都是一体化的放置。它是一体化的反应堆加上非能动的安全系统,采用了完全非能动的安全系统设计,设计上可以取消厂外应急,可以实现多种用途。今后可以用于海上核动力平台。采用了单堆单机的布置,电功率125兆瓦,两年的周期,采用了57组燃料组件。

再介绍一下现场示范工程的进展。在2017年,国家能源局同意开展前期工作,厂址位于海南昌江,有2座60万的核电机组正在运行,有两座华龙一号120万千瓦的大型核电站在建设,还有就是我们的小堆在建设。

项目申请和大核电一样,通过了国务院常务会的核准。国家核安全局经过环境评价报告的审查,安全分析报告的审查,目前所有的大设备都已经制造完工,正在安装的高峰期。目前安装已经接近尾声,到今年10月份、11月份冷试开始,明年5月份、6月份装料,明年年底能够发电。

我们建议把这种模块化的小型堆作为核能应用战略的技术路线纳入国家的规划,系统布局。按照国家建设清洁低碳能源体系的要求,大力拓展小型堆,发挥小型堆在能源体系中引领的至关重要的作用,今后可以把小型堆和光伏、风电等清洁能源结合起来,小型堆在调峰的时候可以用太阳能、风能,作为一个一体化的供能方案。




责任编辑: 张磊

标签:玲龙一号