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昨天核准的“玲珑一号”，分量究竟有多重？

2021-06-04 13:59

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

原创中国核工业中国核工业收录于话题#解局7个

◎ 核芯报道工作室李春平

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。

— 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。

— 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。