全球首個小堆玲瓏一號核心模塊成功吊裝

一、全球首個小型核反應堆玲瓏一號新況 

    依據光明日報報導，8月10日，海南昌江多用途模塊式小型堆示範工程“玲龍一號”反應堆核心模塊成功吊裝，壓力容器、蒸汽發生器等關鍵設備一步到位，“玲龍一號”全球首堆安裝工作進入高峰期。作為核反應堆模塊化製造和安裝的首次，這是“玲龍一號”核島設備安裝關鍵路徑上的一個里程碑，代表著全球小型堆邁出了重要一步。“玲龍一號”反應堆核心模塊被稱作“玲龍之心”，是“玲龍一號”的核心部件，集成了壓力容器、蒸汽發生器、主泵接管，並取消了主管道。吊裝前，蒸汽發生器就已經在工廠與反應堆壓力容器完成了組焊，是“工廠化預制、模組化制造”核電主設備，其設計創新既提高了核電站安全性和可靠性，又極大地縮短了工期，提高了經濟性。小型堆因其安全性、部署靈活性及多用途等方面的獨特優勢，在新一輪核能技術變革和國際産業競爭中的作用日益凸顯。其中，蒸汽發生器內置於反應堆壓力容器中，是制造難度最高、最具代表性的“工廠化預制、模塊化制造”核電主設備，其創新性設計既提高了安全性和可靠性，又極大地縮短了工期，提高了經濟性，是100%的“中國制造”。“玲龍一號”是繼“華龍一號”后，中國核電自主創新的重大成果，也是全球首個通過國際原子能機構通用安全審查的小型模塊化壓水反應堆，具有發電、熱電聯供、水電聯供、城市區域供熱、海水淡化、工業工藝供熱、自備電廠等多種用途。據悉，海南昌江多用途模塊式小型堆科技示范工程於2021年開工建設，是全球首個陸上商用模塊化小型壓水堆。建成投運后，預計每年發電量可達10億度，滿足52.6萬戶家庭用電需求，每年可減少二氧化碳排放量約88萬噸。 

　“玲龍一號”是繼“華龍一號”後，中國具有自主智慧財産權的創新型核反應爐，是全球首個通過國際原子能機構通用安全審查的小型模組化壓水反應堆，具有廣闊的全球市場前景。據悉，位于海南省昌江核電站的“玲龍一號”自2021年7月開工建設，建成投運後，預計每年發電量可達10億度，可滿足海南52.6萬戶家庭用電需求。同時，每年可減少二氧化碳排放量約88萬噸，相當于一年植樹750萬棵。按照國際原子能機構的定義，小型核反應堆(SMR)是指發電功率30萬千瓦以下的反應堆。小型堆對環境影響小，因此較安全且選址較便利。小型堆具有高機動性，因此能成為風能和太陽能等可再生能源的良好補充，可與綠能互補在夜間和無風時獲取電力。一般而言小型堆建設成本低，施工期短，且由於功率密度的下降，反應堆的安全性自然提高。小型堆可提供船舶動力、海水淡化、偏遠海島電力、核能製氫甚至太空火箭核動力。中核集團目前在海南興建的玲龍一號反應堆，純粹是供民用發電而不是軍用的。2016年4月國際原子能機構(IAEA)通過了中核ACP100模塊式小反應堆的安全審查，這也是全球第一個通過安全審查的先進小堆技術，後面中核專門為ACP100註冊了「玲龍一號」這個名字，可能是與華龍一號呼應。玲龍一號只是十萬千瓦級的小堆，但它的優點就是能「部署靈活」。2017年玲龍一號的研發設計工作全部結束，在當年的十二屆中國國際核能工業展覽會上首次亮相，當時展示的名稱是「多用途模塊式小型反應堆ACP100浮動式核電站，而在第十六屆展覽會上，就是叫作玲瓏一號。玲龍一號最重要的目標就是外銷走出海外賺外匯，根據IAEA發布的《2025核能技術路線圖》，只有在本國成功建造小堆後，才可以在其他國家推廣，所以華龍一號及玲龍一號可能演出雙龍出海的盛況。 

二、玲瓏一號小型堆的興建過程 

   2021年7月13日，中國大陸中核集團的“玲龍一號”(ACP100)全球首個小型核反應堆——海南昌江多用途模塊化小型堆科技示範工程正式開工，發電功率為12.5萬千瓦，建設週期為58個月，預計2026年建成。海南昌江核電基地將成為中國小堆發展的一個起點，小堆曾被中國工程院院士葉奇蓁譽為核能“遊戲的改變者”。為了開發和推廣小型多功能模塊式反應堆，中核集團早在2011年4月1日即與原中國國電集團公司共同出資組建成立中核新能源公司。2016年，中核集團自主研發設計的ACP100成為世界首個通過國際原子能機構(IAEA)安全審查的小堆技術。小型反應堆因其小，可以減少成本，縮短工期，其安全性更易被接受，選址也更加靈活，因而成為核電的新希望。國際上對小堆贊同聲很高，美、俄、韓、法及英等競相研發。小堆發展具多用途尤其是工業應用，包括熱電聯產、汽電聯產、海水淡化等多樣化的應用前景。    中核集團ACP100總設計師宋丹戎說，機組容量越大，每千瓦的建造成本越低，這種“規模效應”對小堆不利，但小堆的低投資成本、較短工期、特殊應用及機動性優點可彌補。作為極具革新性、在全球也屬前沿的一項技術，“玲龍一號”首堆建設難免將遇上一些問題，尤其是新設備的製造。目前海南核電廠採用“華龍一號”技術的海南昌江核電3、4號機組已於2021年3月31日開工，目前也正在建設中。小堆在模塊化方面，玲龍一號的反應堆是一體化設計，堆內構件、控制棒驅動機構、蒸汽發生器、主泵等部件都集成在鋼製壓力容器裡，不需要主管道的連接。在多用途方面，對應多功能模塊的接口都會預留，小堆是國際競爭的焦點之一。基於靈活性和多用途，它具有一些無法替代的優勢。對於一些僅有幾萬居民的小海島，小堆就很合適，還可以通過海水淡化供給淡水。一帶一路沿線的一些國家如菲律賓、印度尼西亞、馬來西亞等等，小島很多。還有像沙特阿拉伯等國家的偏遠地區，可能也有需要。 

　　2022年12月13日，媒體報導，位於海南昌江的全球首個陸上商用模塊化小型反應堆玲瓏一號核島安裝工程正式開工。本次實施的項目為反應堆廠房管道支吊架安裝子項，是連接核島、常規島的基礎設施。此次開始安裝工程的核島是整個核電站的關鍵。后續，核電站的壓力容器、蒸汽發生器等主要設備都將在核島內進行安裝。此次玲瓏一號全球首堆核島安裝工程正式開工，進度提前了75天，也標志著中國在模塊化小型堆技術上走在了世界前列。新春期間記者實際參觀了玲瓏一號，現場看到的是核島正在進行土建施工，壓力容器和蒸汽發生器等關鍵設備將陸續進場進行安裝調試。玲龍一號的全部關鍵核心技術均由四川團隊研發。玲龍一號的研發團隊——中國核動力研究設計院的設計師專程從成都趕來，和北京的專家、業主以及供貨商開展一場設計協調會。中國核動力研究設計院“玲龍一號”項目總設計師宋丹戎說壓力容器和蒸發器的焊接正在開始想提前2個月完成組焊。大連一重核電裝備公司分廠廠長高殿寶則回答提前兩個月有點困難。玲龍一號總設計宋丹戎了解到項目土建比計劃工期提前了73天，而關鍵設備的生產要跟上這進度卻遇到困難。宋丹戎說，玲龍一號採用模塊化建造，降低了製造成本，一體化設計，更提升了安全性。而它的功率僅有大堆華龍一號的十分之一，不光是功率小，它的尺寸也小。玲龍一號由於更小巧靈活，除了發電，還可以給城市供熱、提供工業蒸汽、海水淡化等多種用途。宋丹戎驕傲的說，這一項在家鄉四川誕生的重大成果，讓中國小堆技術走在了世界前列，主要設備都是完全國產化，開發過程中申請了大量的專利，大概現在有340多件。中國核動力研究設計院“玲龍一號”項目副總設計師秦忠說，玲瓏一號建成後每年發電量達10億度，可滿足海南52.6萬戶家庭用電需求。每年減少二氧化碳排放量接近88萬噸，相當於一年造樹750萬棵，在“雙碳”目標下滿足清潔能源的需求。 

三、中國玲龍一號即將建成對中國未來影響 

   玲瓏1號即將建造完成，它象徵中國核能發電技術的超前，其實玲瓏一號並不能直接用做核動力航母的反應堆，但可提供航母的核動力設計支持，還能夠順應發展SMR的世界潮流，幫助改變中國的核電模式，以及改變世界核能的格局，讓中國在全球範圍內的核電地位得到進一步的穩定提升。玲瓏1號在2021年海南開始正式開工建設，成為全球首個陸上商用核反應的小塊堆。這種小巧玲瓏的核電技術引發了國際方面廣泛關注，不僅為中國取得了國際方面核電的認可，還為中國核電技術未來的升級奠定了堅實的基礎。玲瓏1號其實更側重的是其廣泛的商業用途，他和航母所使用的核反應堆技術有明顯區別，因為它使用了燃料濃度較低的核燃料，如果應用到航母上核燃料的濃度要達到40%以上。玲瓏1號核技術如果應用到軍用的航母上可能不太現實，至少目前的反應堆功率是不夠支持核動力航母的，畢竟使用低濃度鈾則兩年就要更換一次燃料，基本上就等於差不多工作兩年休息一年，這對於海軍在役的軍艦執行任務會產生很大的影響，所以說從這個角度來看，玲瓏1號不太適合軍用。 

    軍用的航母使用核反應堆必須要能夠適應這些惡劣的條件，而且還能夠保持穩定工作，就要專門考慮到這些經常變化的參數來達到一個動態的平衡，所以玲瓏1號核反應堆暫時來看，是不適合應用到核動力航母上裝載。玲瓏1號的研發單位中核集團又推出了ACP100S型號，重點放在海上浮動核電站的項目，那麼這個版本就等於是玲瓏1號的海洋專用版本，用途專門針對海洋環境所設計。而且根據相應的功能特點，也更加靠近能支持航母的核動力需求。玲瓏1號的海上版本主要應用於海上的固定發電技術平台，已經納入了中國國家十三五規劃當中，屬於國家重點保護工程。玲瓏1號技術對於中國核電未來的發展有重要的影響，因為核電站就算是技術先進的國家，也有難以避免的核洩漏事故爆發，而且傳統核電站的修建體積，佔地面積，都非常的大，生產技術不安全因素，也比較明顯。世界上最先使用核電站技術的美國，俄羅斯和日本等，都發生過核電站的嚴重事故，造成了非常嚴重的損失和後果，這些也讓世界範圍內的人對核電站談之色變，甚至心有餘悸。如果小型的核反應堆技術能夠應用，將會對減少核事故帶來積極的推動作用，現在經過國際原子能的倡議，很多國家都在努力研發功率小於30萬千瓦的核反應堆。設想非常好，但是落到實際的時候會發現，小型的核反應堆技術難上加難。大型核電站和國家電網是並網連接的，小型的反應堆它是根據特殊地區的用電需求，有針對性的去補充，而且也能夠靈活的調整和在建設當中進行側重於不同的用途。