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全球首個(gè)陸上商用模塊化小型反應堆——“玲龍一號” 反應堆廠(chǎng)房鋼制安全殼上部筒體吊裝成功。它會(huì )成為國產(chǎn)核動(dòng)力航母的未來(lái)嗎？

撰文/記者 王雪瑩 圖文編輯/陳永杰

新媒體編輯/呂冰心

日前，在海南昌江核電基地，全球首個(gè)陸上商用模塊化小型反應堆“玲龍一號”反應堆廠(chǎng)房鋼制安全殼上部筒體吊裝成功，為高質(zhì)量推進(jìn)小堆工程建設奠定了堅實(shí)基礎。

▲7月6日，“玲龍一號”反應堆廠(chǎng)房鋼制安全殼上部筒體吊裝成功（圖片來(lái)源/中核五公司）

“玲龍一號”是目前全球唯一通過(guò)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(dòng)安全、一體化技術(shù)的特點(diǎn)，且安全性高、占地面積小、建造周期短，而且對環(huán)境更加友好，可在靠近城市和用戶(hù)的地方建造，在供電的同時(shí)還能滿(mǎn)足海水淡化、工業(yè)供熱等多種用途，適用場(chǎng)景更加豐富。

小巧靈活又安全

一提到核電機組，人們的腦海里總會(huì )聯(lián)想到“巨大且笨拙”的形象，然而于2019年7月破土動(dòng)工的“玲龍一號”，卻給了“核電機組”一個(gè)全新的詮釋——作為全球首個(gè)通過(guò)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(fā)的“玲龍一號”更是全球首個(gè)商用多功能的模塊化小型壓水堆。

不同于百萬(wàn)千瓦級的大型堆，發(fā)電功率只有12.5萬(wàn)千瓦的“玲龍一號”，按照“功率在30萬(wàn)千瓦以下為小型堆”的標準，在規模上充其量只算是一個(gè)小型堆。然而，“小”不意味著(zhù)水平差，恰恰相反，小反而有小的優(yōu)勢。

▲ “玲龍一號”首臺設備吊裝就位現場(chǎng) （圖片來(lái)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(guò)這樣一個(gè)比喻，“對于‘大堆’，我們可以把它看作一個(gè)家用的臺式電腦，包括顯示器、主機和鍵盤(pán)，而小堆我們就可以把它當做家里面的一個(gè)筆記本電腦，它的顯示器、主機和鍵盤(pán)都集中到一起了”。換而言之，“玲龍一號”雖然長(cháng)得小巧，但卻是名副其實(shí)的“麻雀雖小五臟俱全”。

“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(cháng)楊軍華表示，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(gè)小堆采用的則是下沉式設計方案，且堆芯的系統處于地面以下，因而工程的安全性也會(huì )更高，“基本上能防止大飛機的撞擊”，他說(shuō)。

據了解，為了更進(jìn)一步充分驗證并保障“玲龍一號”的安全性，科研人員還建設了全亞洲最大的非能動(dòng)安全系統綜合實(shí)驗臺架進(jìn)行試驗，后者幾乎是為核電機組套上了一個(gè)巨大的“金鐘罩”。具體來(lái)說(shuō)，非能動(dòng)安全系統的設計，一方面可以做到防患于未然，即在設計階段就提前發(fā)現潛在風(fēng)險，降低危險發(fā)生的可能性；另一方面，如果出現極端問(wèn)題——譬如反應堆失去供能，非能動(dòng)安全系統還可以利用自然規律確保反應堆的安全，且在事故發(fā)生后的很長(cháng)一段時(shí)間里，都無(wú)需人為干預。

不一樣的“積木”

除了小而精，在中國核電的發(fā)展道路上，“玲龍一號”的出現也標志著(zhù)我國在小型模塊化反應堆（簡(jiǎn)稱(chēng)SMR）技術(shù)上走到了世界前列。對此，很多人不禁要問(wèn)，核電領(lǐng)域中的“模塊化”到底指的是什么？

在談?wù)摗傲猃堃惶枴敝?，我們需要先了解SMR這一概念。自福島核電站事故后，全球對SMR的關(guān)注度日益增長(cháng)，作為其核心概念之一，“模塊化”是指反應堆的系統和組件可以在工廠(chǎng)組裝，并作為一個(gè)單元運輸到安裝地點(diǎn)。也就是說(shuō)，SMR宛如一個(gè)巨大的樂(lè )高積木，是由一塊塊“小積木”最終拼湊而成，而這些“積木”都是預先按照標準設計，然后被制造和批量生產(chǎn)出來(lái)的。

▲施工現場(chǎng) （圖片來(lái)源/中核五公司）

一般情況下，大型動(dòng)力反應堆的建設是因地制宜，由設計人員為了某一個(gè)特定的地點(diǎn)而“量身定制”的機組。相比之下，SMR由于不是“定制產(chǎn)品”，因而大大降低了成產(chǎn)制造的成本，從整體上做到了比大型動(dòng)力反應堆更便宜、性?xún)r(jià)比更高，在理論上，也能夠大大縮短工程的整體工期。據了解，“玲龍一號”就是將蒸汽發(fā)生器、反應堆、主泵和主管道等多個(gè)組件合而為一，在工廠(chǎng)內模塊化批量制造和組裝，再運到現場(chǎng)安裝調試。

“‘玲龍一號’的模塊化能降低制造成本，同時(shí)也降低了功率”，宋丹戎說(shuō)：“不僅如此，‘玲龍一號’的一體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制在廠(chǎng)區邊界內。在這些優(yōu)點(diǎn)的加持之下，“玲龍一號”可以被“靈活地布置到離用戶(hù)更近的地方，部署在靠近城鎮和工業(yè)園區”，他說(shuō)。

超大的“移動(dòng)充電寶”

正所謂“麻雀雖小，五臟俱全”，相比于百萬(wàn)千瓦的核電站機組來(lái)說(shuō)，“玲龍一號”不僅更安全可靠、靈活性更高，它的用途也更加廣泛?！八粌H能服務(wù)城市和工業(yè)，還能為海洋資源開(kāi)發(fā)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采訪(fǎng)時(shí)如是說(shuō)。

如今，位于海南昌江“玲龍一號”反應堆廠(chǎng)房的鋼制安全殼上部筒體已提前順利吊裝就位，整體工程預計2026年建成。隨著(zhù)“玲龍一號”工程的推進(jìn)，人們也有了更多的新期待——能不能讓“玲龍一號”走到更廣闊的舞臺？比如大海之上？

據王玉昆介紹，因為小巧靈活，“玲龍一號”也可以被安裝在船只上?！氨确秸f(shuō)，船只搭載著(zhù)它靠近海島的這個(gè)過(guò)程中，它就能為城區的居民提供暖氣甚至是電力，同時(shí)它還能為城市中的工業(yè)用電和工業(yè)供能提供能源”，他解釋說(shuō)：“隨著(zhù)船只繼續向前，經(jīng)過(guò)海上鉆井平臺時(shí)，安裝‘玲龍一號’的船也可以為鉆井平臺提供能量和電力，甚至為小島開(kāi)發(fā)提供能量?！?/p>

▲“玲龍一號”反應堆廠(chǎng)房鋼制安全殼上部筒體吊裝就位（圖片來(lái)源/中核五公司）

讓“玲龍一號”搖身一變，成為“海上移動(dòng)充電寶”，宋丹戎認為這個(gè)想法有著(zhù)巨大潛力?！霸谘睾０l(fā)達的地區和城市，土地資源是非常寶貴的，我們如果建一個(gè)反應堆，那么它周?chē)脑O施建設就一定會(huì )受限”，他說(shuō)：“可如果把它建到海上，離（陸地）三五公里，直接拖上電線(xiàn)、蒸汽管線(xiàn)，那它就不會(huì )占用大量土地。不僅如此，把它放到海上以后，反應堆需要的冷卻水其實(shí)也就能就地取材了?！?/p>

從節能減排到航母軍工

對于小型堆，中國工程院院士葉奇蓁曾將其譽(yù)為“核能游戲的改變者”，認為其能以更安全的方式提供不同的核電聯(lián)產(chǎn)解決方案，而小巧玲瓏的“玲龍一號”也將在更多領(lǐng)域，為中國的發(fā)展開(kāi)拓無(wú)限可能。

首先是在節能減排上：眾所周知，核能是一種重要的綠色低碳新能源，有序推動(dòng)核電發(fā)展對于我國推進(jìn)能源轉型、優(yōu)化能源結構有著(zhù)重要的意義。根據官方數據顯示，“玲龍一號”在建成后，有望每年減少二氧化碳排放870萬(wàn)噸、氮氧化物3萬(wàn)噸，同時(shí)年發(fā)電量可達10億千瓦時(shí)，滿(mǎn)足52.6萬(wàn)戶(hù)家庭一年的生活所需。加之其建造成本低、性?xún)r(jià)比高、使用靈活，“玲龍一號”的推廣與應用，無(wú)疑將對我國力爭2030“碳達峰”、2060“碳中和”起到重要的助推之用。

大型堆的優(yōu)勢主要是通過(guò)發(fā)電實(shí)現經(jīng)濟性，而小型堆的優(yōu)勢則更多地體現在供熱方面，是一種更依賴(lài)于選址貼近用戶(hù)的分布式能源?！霸谔歼_峰、碳中和的全球能源生產(chǎn)和消費革命時(shí)代要求下，穩定性好的清潔能源將具有較強的議價(jià)能力”，宋丹戎說(shuō)。

除了助力節能減排，“玲龍一號”也被視作推動(dòng)我國軍工、尤其是航母發(fā)展的重要力量。因為整體的體積更小，理論上，“玲龍一號”可以適用于目前在役的遼寧艦和山東艦。此前有業(yè)內人士猜測，鑒于“玲龍一號”單臺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臺組合，就相當于為航母提供了28萬(wàn)匹馬力——超過(guò)了美國目前現役26萬(wàn)匹馬力的尼米茲級核動(dòng)力航母。

▲美國現役尼米茲級核動(dòng)力航母 （圖片來(lái)源/military.com）

相關(guān)專(zhuān)家指出，“玲龍一號”或許只是民用版本，需要在反應堆的體積、功率方面和核燃料豐度等方面做出改進(jìn)，才能用到航母上。但這也能夠為之后的核動(dòng)力航母布局提供技術(shù)基礎。我們相信，未來(lái)一定能夠擁有屬于自己的核航母。

（部分文字來(lái)源：央視財經(jīng)、中國核能）

出品：科普中央廚房

監制：北京科技報 | 北科傳媒

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