小身躯、大用途 玲龙一号不只是核能“充电宝”

　　玲龙一号建成后年发电量可达10亿千瓦时，满足52.6万户家庭一年生活所需。玲龙一号每台机组每年发电相当于减少二氧化碳排放88万吨，种植树木750万棵。

　　“沿海发达地区的土地资源非常宝贵，如果在那里建一个大型反应堆，反应堆周围的设施会受到限制；如果建一个小型的反应堆，既不占用大量土地，反应堆需要的冷却水还可以‘就地取材’。”9月10日，中核集团玲龙一号总设计师宋丹戎说，在沿海建造小型反应堆，可为沿海城市“充电”。

　　玲龙一号就是这样一个“核能充电宝”。玲龙一号（ACP100）是中核集团通过十余年自主研发并具有自主知识产权的多功能模块化小型压水堆堆型，是继三代核电华龙一号后的又一自主创新重大成果。今年7月13日，玲龙一号在海南昌江正式开工，成为全球首个开工的陆上商用模块化小型堆，建设周期58个月，预计2026年建成。

　　身材虽小，技术含量却很高

　　按照国际原子能机构的定义，小型堆是指电功率30万千瓦以下的反应堆。

　　小型堆曾被中国工程院院士叶奇蓁誉为核能“游戏的改变者”。叶奇蓁认为，小型堆能够以高安全水平提供不同的核电联产解决方案，但它需要真正采用创新理念，不能仅仅是第三代反应堆的缩小版。

　　今年1月30日，电功率100万千瓦，采用分散布置的第三代大型反应堆华龙一号全球首堆正式投入商业运营。相比华龙一号，玲龙一号小巧玲珑得多，占地面积只有华龙一号的三分之一，采取一体化布置，电功率12.5万千瓦。

　　除了大小与布置上的差异，“双龙”在应用场景、技术研发上也有不同侧重。

　　玲龙一号项目总经理刘承敏表示，华龙一号主要用于核能发电，玲龙一号则主要是核能综合利用。除了发电，玲龙一号还能满足多种需求，例如城市供热、海水淡化、石油开采等，适用于园区、海岛、矿区、高耗能企业自备能源等多种场景。

　　刘承敏说，小型堆最突出的特征是一体化设计、模块化建造和完全非能动的安全系统。

　　玲龙一号将蒸汽发生器、反应堆、主泵、主管道等集合为一体，能够在工厂内模块化制造并组装好，运到现场直接进行安装和调试。通过批量化和快速建造，缩短现场施工时间和建造工期，实现规模经济效益。

　　非能动安全系统，可谓玲龙一号保障安全性的“杀手锏”。设计人员采用“固有安全加非能动安全”的设计理念，一方面，通过在设计阶段预估潜在事故，消除其发生的可能性；另一方面，在反应堆失去供能的极端情况下，使其可以利用自然现象和规律确保反应堆的安全，事故后也可以在很长一段时间内无需人为干预。相比大型堆，玲龙一号功率小、使用核燃料少，应急计划区可以控制在厂区边界内，能够靠近城镇及工业园区部署。

　　“因为和传统堆的差别大，所以创新的程度和技术跨度大。玲龙一号是完全的自主创新设计。”宋丹戎说。围绕这一开创性的堆型，中国核动力研究设计院攻克了反应堆热工水力、安全系统验证、力学性能等关键技术，研发了包括主泵、驱动机构、直流蒸汽发生器等20多项关键设备，形成了大量实用新型专利和发明专利。为了充分验证安全性，研发团队还建设了全亚洲最大的非能动安全系统综合实验台架进行试验。

　　“人类历史上还没有一个12.5万千瓦的模块化小型堆，我们利用智慧，从零到一实现了玲龙一号的构建。”中核集团玲龙一号副总设计师秦忠说。

　　历经考验，终于“落地扎根”

　　2010年，中核集团正式启动对小型堆的研发，玲龙一号从图纸走向现实，可谓“过五关斩六将”。

　　造价成本是第一道关卡。

　　宋丹戎告诉科技日报记者，“玲龙一号主要通过革新设计、简化系统、批量建设来降低造价成本。同时，小型堆的建设相比大型堆，大幅减少了对土地资源的占用，这也降低了相关成本。”

　　他进一步解释说，大型堆主要通过发电实现经济性，而小型堆则另辟蹊径，从“供热”方面实现经济性。发电可以通过电网实现长距离输送，供热则更依赖贴近用户的分布式能源。他表示，“在碳达峰、碳中和的全球能源生产和消费革命时代要求下，稳定性好的清洁能源将具有较强的议价能力。”

　　第二道关卡在于如何确保安全性。