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      我國核能領域的又一里程牌!——“玲龍一號”模塊化小型核反應堆

      作者:ZongYu時間:2023-08-21來源:EEPW收藏

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      本文引用地址:http://www.connhp.com/article/202308/449790.htm

      “玲龍一號”反應堆核心模塊


      核能的和平應用堪稱20世紀人類最偉大的里程碑之一,核電作為一種高效、清潔、可再生可持續發展的能源形式,可以說在我國正發揮著極為重要的角色。核能在我國已經被安全使用了超過三十年。1991年,中國完成了第一座核電廠的建設并投入運營,這標志著我國無核電歷史的終結。隨后,1994年我國開始投產大型核電站,緊接著在1996年,中國自主設計并建設了二代和三代核電站。


      如今我國的核電行業正在蓬勃發展,擁有15個正在運行的核電站,同時還有6個核電站正在建設中。這些核電站遍布全國各地,包括秦山核電站、海陽核電站、嶺澳核電站等在內。根據統計數據顯示,2023年1月到3月期間,全國范圍內的發電設備累計平均利用時長達到了3147小時,較去年同期增加了19小時;全國發電總量達到了20711.8億千瓦時,同比增長了619.1億千瓦時。2021年,我國核電發電量等效減少燃煤1.2億噸,減少二氧化碳排放3.0億噸,減少二氧化硫排放98.24萬噸。這些數據清晰地展示了我國核電站在減少碳排放上面的卓越表現和可靠運行方面取得的成就。


      而就在近期,隨著中核集團旗下中國核電投資控股的中核海南多用途模塊式小型堆科技示范工程“玲龍一號”反應堆核心模塊在海南昌江吊裝成功?!傲猃堃惶枴钡某晒ㄔO,標準著我國核工業的發展迎來了又一次里程牌,我國已經在在模塊式小型堆建造上走在世界前列。


      對于“玲龍一號”來說,其最重要的特點主要集中在兩個方面,第一是“小型堆”,第二是“模塊化”,在本篇文章之中,我們分別來聊一聊。


      1

      小型堆

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      壓水反應堆原理示意圖


      先來說一說這個“小型堆”,按照國際原子能機構的定義,小型堆是指電功率30萬千瓦(300MW)以下的反應堆。根據國際原子能機構的數據統計,現階段全球涌現了80多種不同的小型設計方案。在這些方案中,壓水堆技術方案的成熟度相對較高,然而大多數小型壓水堆方案仍處于設計研發階段,真正實際落地應用的并不多見,而“玲龍一號”便是這其中的一個案例。

      所謂壓水堆,其全稱是全稱“加壓水慢化冷卻反應堆”,簡單來說就是以加壓的、未發生沸騰的輕水(即普通水)作為慢化劑和冷卻劑的反應堆。它的冷卻系統由兩個循環回路構成。

      首先,一個回路連接著反應堆芯和第二個回路中的蒸汽發生器。在這個回路內,壓力被維持在大約150個大氣壓,這個壓力條件下,冷卻水可以被加熱到約343℃而不會沸騰。接著,冷卻水流經第二個回路中蒸汽發生器的傳熱管道,其壓力約為70個大氣壓左右,將第二個回路中的水加熱至沸騰點(大約260℃),形成水蒸氣。

      這些水蒸氣經過濾除混雜的液態水后,被輸送至第二個回路的汽輪機,從而推動渦輪發動機啟動運轉。在釋放熱能后,第一個回路中的水以約290℃的溫度返回至反應堆芯,完成第一個回路的循環。而從汽輪機流出的第二個回路水在經過冷凝器后會凝結成液態水,然后重新回流至蒸汽發生器,完成第二個回路的循環,而第二回路的水在蒸汽發生器里被加熱后變成飽和蒸汽用來驅動汽輪發電機,提供電源。

      在“玲龍一號”一號之前,全球正在建設和運行的百萬千瓦級壓水堆核電反應堆,每一個都是占地巨大的工程。以法國的M310和EPR、美國的AP1000為例,這些反應堆的布局都是分散型的,整個反應堆所需的布置空間直徑約為45米,要想放下這種龐然大物,需要的場地大小接近4個籃球場。

      圖片

      美國西屋 AP1000壓水


      本次我國的“玲龍一號”與大型壓水堆不同,小型壓水堆采用了一體化技術,使系統結構更加緊湊。反應堆冷卻劑系統完全集成在壓力容器內,整個直徑大約只有7米左右。反應堆變小了,其功率也會自然變小,“玲龍一號”的功率僅相當于“華龍一號”的十分之一,后者的功率達到百萬千瓦級,而“玲龍一號”則是一種功率為十萬千瓦級的小型核電堆。但是相對小的功率在核電上并不一定是壞事,較低的功率降低了核燃料裝載量,與大堆相比,小堆更加安全、部署也更加靈活。根據總設計師宋丹戎表示:“大堆可以看作臺式電腦,包括顯示器、主機、鍵盤等,小堆可以當作筆記本電腦,顯示器、主機、鍵盤等都集中到一起了?!?/strong>


      2

      模塊化

      既然談到了部署靈活,這就引出了“玲龍一號”第二個特點——模塊化。

      “玲龍一號”的最大創新在于將反應堆和反應堆冷卻劑系統集成為一個整體模塊,實現了反應堆冷卻劑系統的一體化和模塊化,從而實現了制造和運輸的模塊化,以及現場快速裝配的特點。

      所有的核心模塊都將統一在工廠中的流水線中生產組裝完畢,將核心模塊運到現場后馬上就能裝配使用,這也就意味著,在不遠的未來,的使用,很有可能會變得和消費家電市場的空調、電視一樣,顧客買回家插上電就可以直接用。

      想象一下,基于較小的功率和體積,以及可以靈活部署在居民區和工廠附近的特點,小型核堆不僅適用于陸地設置,還可以應用于海上平臺、偏遠島嶼等場所。在未來,只要沿海地區或海島缺乏,就有可以將搭載了小型反應堆的核能海上平臺移至那里用來解決當地的問題。甚至還可以再大膽一點,目前,許多發展中國家都受限于經濟發展,難以解決建設核電站的資金問題,我們就可以將搭載了“玲龍一號”海上平臺出租出去,去非洲,南美這些沿海城市發電,直接省去在當地建設的各種征地、施工問題,一旦有局勢動蕩的情況發生,也能及時撤回國,在幫助了當地發展的同時,也能將我國的投資風險降到最低。

      3

      寫在最后

      “玲龍一號”將作為中國核電一張新的名片,實現核電技術的國際推廣,助力相關國家促進經濟發展,加深國際間的文化交流與合作,為世界和平穩定貢獻中國的力量。




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