中國核動力研究設(shè)計(jì)院總工程師 宋丹戎：核能是一種清潔能源，在能源領(lǐng)域起著負(fù)荷的作用，在建設(shè)大型堆的同時(shí)，小型堆也越來越受到世界各國能源行業(yè)的青睞。國際原子能機(jī)構(gòu)把300兆瓦電功率以下的反應(yīng)堆稱為小型堆，它不僅是小，它可以模塊化建設(shè)，可以在工廠預(yù)制，通過模塊化的運(yùn)輸方式運(yùn)到現(xiàn)場，功率小，但是它可以模塊化的組裝、模塊化的運(yùn)輸、模塊化的安裝。相比于大型堆，小型堆有一些特點(diǎn)，首先它的功率比較小，系統(tǒng)簡單，安全性高，可以建在離城市和用戶比較近的地方。運(yùn)行相對靈活，相對于大型堆，它的用途要多一些，不僅是發(fā)電，還可以用于區(qū)域的供熱、海水淡化、工藝供熱。由于它的體積比較小也可以裝到船體上作為浮動核電站。

國內(nèi)外在上個(gè)世紀(jì)就有不少小型堆，當(dāng)然那是在核電發(fā)展初期，功率比較小，歷史久遠(yuǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)以后，世界各國隨著核電技術(shù)的發(fā)展，致力于開發(fā)革新型的小型堆。美國能源部提出小型堆的概念，首先它要滿足模塊化的設(shè)計(jì)、模塊化的制造、模塊化的運(yùn)輸，現(xiàn)場能夠快速安裝，在工廠預(yù)制以后帶動它的成本降低，縮短現(xiàn)場的建造周期，縮短整個(gè)核電的建設(shè)周期。截止到2022年，國際原子能結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)了全世界有18個(gè)國家開發(fā)了83個(gè)反應(yīng)堆，其中31個(gè)是壓水堆，大部分是一體化的小型壓水堆。小型堆目前比較成熟的還是壓水堆，功率集中在幾十兆瓦到200兆瓦之間。

中核集團(tuán)玲龍一號(ACP100)，國電投開發(fā)了“CAP150”和美一號供熱堆。清華大學(xué)開發(fā)了低溫供熱堆。國內(nèi)開發(fā)也是以壓水堆為主，一體化的壓水堆是主流，以及一些氣冷堆，金屬冷卻堆都在研發(fā)階段。清華大學(xué)的高溫氣冷堆去年已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電。

發(fā)展的需求，小型堆和大型堆不太一樣，它的需求主要是對于老舊小火電機(jī)組的替代、海水淡化、區(qū)域供熱、浮動核電站和中小電網(wǎng)。在我國的北方，它主要用于供熱。在區(qū)域電網(wǎng)可以替代以前的小電網(wǎng)，中國是大電網(wǎng)，連成一片。在有些國家是區(qū)域的小電網(wǎng)，小型堆可以發(fā)揮其發(fā)電的作用。

另外可以區(qū)域供熱，給能源大戶，需要蒸汽的化工廠、工業(yè)企業(yè)提供工藝供熱，也可以替代燃煤給城市居民供熱。小型堆的體積比較小，可以裝到浮動核電平臺上，為海島開發(fā)、海洋開發(fā)、石油采油作為能源。在中東地區(qū)，在我國沿海缺水的地方也可以作為海水淡化的能源來源。

下面簡單介紹一下玲龍一號(ACP100)開發(fā)的概況。中核集團(tuán)從事小型堆的開發(fā)已有多年，我們開發(fā)了多種小型堆。ACP100在“十二五”期間列入了國家重大科研項(xiàng)目。中核集團(tuán)從2010年開始開發(fā)小型堆，其間經(jīng)過了國際原子能的審查，經(jīng)過了兩評報(bào)告，經(jīng)過了國家核安全局的安全審查，一直到2021年7月，第一罐混凝土澆灌，正式開工。

在研發(fā)期間做了大量的科研試驗(yàn)，這些試驗(yàn)都是在中國核動力院相關(guān)的臺架上完成的。有大量設(shè)備依托于國內(nèi)各大核電企業(yè)、制造企業(yè)，開發(fā)了多項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備，目前主要的設(shè)備包括壓力容器、直流蒸汽發(fā)生器、控制棒驅(qū)動機(jī)等都可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

研發(fā)的同時(shí)我們也和國家審評中心進(jìn)行了安全方面的研究和驗(yàn)證，滿足了最新的我國核安全法規(guī)的要求。我們也向國際原子能機(jī)構(gòu)提交了安全評估報(bào)告，國際原子能機(jī)構(gòu)經(jīng)過評估認(rèn)為ACP100是創(chuàng)新的小型壓水堆設(shè)計(jì)，具有固有安全+非能動安全，可以保證早期大規(guī)模放射性釋放的實(shí)際消除。

總體方案和大堆不一樣，我們是從傳統(tǒng)的環(huán)路式的反應(yīng)堆演化成為一種一體化的革新的反應(yīng)堆，它的蒸發(fā)器、壓力容器都是一體化的放置。它是一體化的反應(yīng)堆加上非能動的安全系統(tǒng)，采用了完全非能動的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)上可以取消廠外應(yīng)急，可以實(shí)現(xiàn)多種用途。今后可以用于海上核動力平臺。采用了單堆單機(jī)的布置，電功率125兆瓦，兩年的周期，采用了57組燃料組件。

再介紹一下現(xiàn)場示范工程的進(jìn)展。在2017年，國家能源局同意開展前期工作，廠址位于海南昌江，有2座60萬的核電機(jī)組正在運(yùn)行，有兩座華龍一號120萬千瓦的大型核電站在建設(shè)，還有就是我們的小堆在建設(shè)。

項(xiàng)目申請和大核電一樣，通過了國務(wù)院常務(wù)會的核準(zhǔn)。國家核安全局經(jīng)過環(huán)境評價(jià)報(bào)告的審查，安全分析報(bào)告的審查，目前所有的大設(shè)備都已經(jīng)制造完工，正在安裝的高峰期。目前安裝已經(jīng)接近尾聲，到今年10月份、11月份冷試開始，明年5月份、6月份裝料，明年年底能夠發(fā)電。

我們建議把這種模塊化的小型堆作為核能應(yīng)用戰(zhàn)略的技術(shù)路線納入國家的規(guī)劃，系統(tǒng)布局。按照國家建設(shè)清潔低碳能源體系的要求，大力拓展小型堆，發(fā)揮小型堆在能源體系中引領(lǐng)的至關(guān)重要的作用，今后可以把小型堆和光伏、風(fēng)電等清潔能源結(jié)合起來，小型堆在調(diào)峰的時(shí)候可以用太陽能、風(fēng)能，作為一個(gè)一體化的供能方案。