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“玲龙一号”全球首堆开工!背后寓意非比寻常
时间:2021年07月13日 来源:中国核工业杂志 作者:李春平 点击量:8646 分享:

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小堆,终于从图纸走到现实,在海南岛“生根发芽”。

今天,中核集团“玲龙一号”(ACP100)全球首堆——海南昌江多用途模块化小型堆科技示范工程正式开工,电功率12.5万千瓦,建设周期58个月,预计2026年建成。

“海南昌江核电基地将成为我国小堆发展的一个起点,也是一个关键的核心点。”海南核电有限公司党委书记、董事长魏国良表示,“我们要在这里把‘玲龙一号’建成,验证和示范其技术能力,积累相关的经验,为后续的系列化打下坚实基础。”

小堆曾被中国工程院院士叶奇蓁誉为核能“游戏的改变者”。为了开发和推广小型多功能模块式反应堆,中核集团早在2011年4月1日即与原中国国电集团公司共同出资组建成立中核新能源公司。2016年,中核集团自主研发设计的ACP100成为世界首个通过国际原子能机构(IAEA)安全审查的小堆技术。

十年之间,小堆一度受到热捧,但离落地开建却似乎总差那么“临门一脚”。为何会这样?到如今又是怎样成功“落户”海南的?小堆示范工程开工对于行业和国家意味着什么?

01 何处是归处?

福岛核事故后,我国核电行业受其波及,大型反应堆建设热度骤降。但日益增长的能源需求仍然需要被满足。小型反应堆因其“小”,可以减少一次性投资,缩短建设周期,其安全性更易接受,选址也更加灵活,因而成为核电“重启”的重要选项,被业内寄予厚望。国际上对小堆的呼声也很高,美国、俄罗斯、韩国、法国、英国等竞相展开研发。

中核新能源公司的成立,迈出了我国开发和推广自主品牌小堆技术的实质性步伐。公开信息显示,公司成立当月即召开了兰州核能供热项目的月度协调会;同年11月,与福建省漳州市、江西省赣州市先后签订了漳州小型堆示范工程项目合作协议和小型多用途模块式反应堆项目合作意向协议。

小堆发展从一开始就瞄准了多用途特别是工业化应用,包括热电联产、汽电联产、海水淡化等多样化的应用前景。当时漳州小堆计划为古雷石化园区供电、为海水淡化提供中低压蒸汽,海水浓集的高浓度卤水还能用来做盐化工。

与此同时,由于相比大堆更能贴近人口密集地区,小堆也为内陆核电的发展提供了另一种思路。2012年5月,中核集团与湖南省政府签署战略合作协议。同年7月,中核新能源与湖南衡阳市政府签署了共同推进衡阳核电小堆项目合作意向协议。

湖南、江西、浙江、吉林、河北、陕西……合作协议纷纷签署,小堆受到核电企业和地方政府双方“热捧”,早落地、早开工、早投产、早见效也成为普遍期待,但真正下定决心“吃螃蟹”确实并非易事。

小堆落地面临的掣肘,其背后逻辑近乎一个悖论:作为一项新技术,需要通过工程应用实践来检验和优化其安全性、经济性等指标,并为审批和监管程序提供依据;但反过来,正因为其各项指标有待证明,审批和监管也不够有针对性,工程落地就难免承受较大阻力。

没有针对小堆的成体系的法规、标准,不仅关乎小堆的安全性,对其经济性也有较大影响。“从成本角度而言,若按当前大型核电的同样标准、规范、安全措施和配套设施建设,小堆自身的特点和优势将无从体现,反而会因为功率较低,经济性又进一步受到影响。”中核集团ACP100总设计师宋丹戎说。机组总容量越大,每千瓦的建造成本越低,这种“规模效应”对小堆而言当然不利。

为了推动小堆发展,国家核安全局早已立项调研有关小堆的安全法规、安全审查、安全监管等问题。2016年1月4日,环境保护部(国家核安全局)印发了《小型压水堆核动力厂安全审评原则(试行)》,为示范工程审评奠定了基础;2020年6月23日,由生态环境部核与辐射安全中心起草的《小型核动力厂非居住区和规划限制区划分技术规范》实施。这些都对规范和指导我国小堆发展具有积极意义。但针对小堆的技术特点,配套法规标准仍然有待进一步研究和完善,这离不开工程应用实践的反馈,需要项目落地来推动。

福建莆田是较早开始推动并非常接近于落地的一个小堆厂址。2013年,中核新能源莆田有限公司注册成立,工作人员入驻办公,“做了大量‘取文’工作,获取地方政府及相关部门支持性文件11项”,并完成了征地搬迁的方案。但随着福建省内宁德、福清、漳州等核电项目投运或开建,能源需求紧迫性下降,地方政府对小堆项目的热情降温。

何处是归处?小堆要发展,自主研发的“玲龙一号”要证明自己,亟需一个落地生根的示范工程。

02 落子海南

迎来天时地利人和

终于,“玲龙一号”跨过琼州海峡,来到了面朝蔚蓝大海的海南岛。2015年10月,中核集团明确海南昌江厂址作为小堆示范工程目标厂址。

小堆迁址海南,有“天时地利人和”多重因素,可谓一子落而满盘活。“首先是由国家战略发展的大趋势决定的,放在海南更加贴切需求,更加贴近‘走出去’。”魏国良说,“其次,这里已经有了一个核电基地,能够为小堆首堆建设提供支撑和保障体系。此外,昌江核电基地长期为海南供应清洁稳定的能源,长期良好的合作,加上背靠中核集团的雄厚力量,地方一直十分信任和支持我们。所以推进项目落地就顺理成章了。”

在中核新能源在海南开展的前期工作的基础上,中核集团于2018年底决策将小堆示范工程项目移交给海南核电有限公司。2019年,移交正式完成,海南核电成为新的业主。

“天时地利人和”之下,“玲龙一号”全球首堆落地的进度条骤然提速。相关决策作出后,工作启动非常快。以征地拆迁为例,在昌江县政府的支持下,只花了18天时间就完成了这一任务,创造了破纪录的速度。

作为面向未来的一个项目,模块式小型堆技术特点使其可以作为清洁的分布式能源灵活布局,并同时可满足海水淡化、区域供暖/冷、工业供热等多种用途。为了达到科学设计、充分验证的目标,“在集团统筹下,从项目的设计到建造,核动力院、中核工程和施工单位都克服了很多困难来降低它的造价。”海南核电副总工程师陈建新说,“后续会考虑向附近拟建的产业园直接供电,或者通过综合能源利用来体现它的经济、社会价值。既然是多用途,那就不能单以发电‘谋生’,要尽可能通过各种举措验证其功能。”

小堆示范工程进入海南昌江核电厂的成熟厂址,相比于在莆田等新厂址需要“白手起家”,无疑有诸多优势。厂址论证、环境评价、应急管理及辅助设施等方面的工作大大简化,进度、投资也将得到更好的控制。

记者在工程现场看到,小堆所在位置不仅紧邻已投运机组,离海南昌江核电厂的码头也非常近,开工建设后,设备从码头转运非常便利,仅此一项就能节省不少投资。

作为极具革新性、在全球也属前沿的一项技术,“玲龙一号”首堆建设难免将遇上更多的新问题,尤其是很多新设备的制造供货。

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而且当前海南核电是“多线作战”——采用“华龙一号”技术的海南昌江核电3、4号机组已于2021年3月31日开工,目前也正在如火如荼地建设进程中。

“同步建设的压力肯定是有的,不过我们做过沙盘推演,问题不大。”作为核电“老司机”,中国核电党委书记卢铁忠将新堆型的建设比作“换一个车型开”,“一些科研还在进行,有些设备性能还没有得到彻底的验证,问题要碰着了才清楚。”

“如果我们不来做示范,问题就永远解决不了。”魏国良表达出责无旁贷的决心,“从技术变成工程是一个共同的挑战,将要遇到的困难当然不会少,但是并没有颠覆性的,都是可以克服解决的。”

03 不止于首堆

除了“小型”,小堆还有两个关键定语:“多用途”“模块化”。

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在模块化方面,“玲龙一号”最明显的就是反应堆的一体化设计,堆内构件、控制棒驱动机构、蒸汽发生器、主泵等部件都集成在钢制压力容器里,不需要主管道的连接。

在多用途方面,虽然目前示范工程还未明确发电之外要做哪种“副业”,但对应多功能模块的接口都会预留,“实现起来其实很简单,等小堆建成后可能要开展一些配套实验,结合实际需要和经济性分析来决定”。

更广阔的应用前景还在于系列化和“走出去”。“小堆是国际竞争的焦点之一。基于灵活性和多用途,它具有一些无法替代的优势。”魏国良说。

“对于一些仅有几万居民的小海岛,大型反应堆的发电功率太高,小堆就很合适,还可以通过海水淡化供给淡水。”卢铁忠分析道,“沿着南海出去,‘一带一路’沿线的一些国家如菲律宾、印度尼西亚、马来西亚等等,小岛很多。还有像沙特阿拉伯等国家的偏远地区,可能也有需要。”

要开拓“一带一路”乃至全球市场,示范工程的示范效应非常关键。IAEA发布的《2050核能技术路线图》表示,建立一个小堆市场,首要条件是供应商在自己国家首先成功地建造第一座小型堆,然后其他国家才会考虑在本国推广。

首堆建成后,后续建设的小堆将持续优化。其实原本在福建莆田时计划双堆布置,每个10万千瓦,出于经济性等多方面的考虑,将功率提升到目前的12.5万千瓦,单堆布置。在魏国良看来,小堆未来要系列化发展,“做一些容量更小、更灵活适用的机组,比如1~2万千瓦的浮动堆”,10万千瓦量级的机组则可用于人口较多的海岛上,满足旅游用电、海洋产业、矿产开发等需求。

关于建设周期,卢铁忠说,“首堆58个月建成,以后要建第二个、第三个,时间可以大幅压缩,50个月或者40多个月都有可能。”

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伴随示范工程开工到建成,围绕“玲龙一号”的人才、技术、管理体系将逐步建立。“首堆的意义是开创性的,从设计制造到审评管理等都要一体化地考虑,要通过这个项目来带动整个产业链条向高层次发展。”魏国良表达了他对示范工程的期望,“对于集团公司提出要做‘国际核科技的引领者’,这也是一个重要实践,通过全球首堆的建设来促进小堆技术进一步创新发展。”

“没有这个小的起步,就永远都不会走到那一步。”魏国良如是强调。


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