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2023-08-14 06:57:17
天下 | “玲龍一號”成功吊裝反應堆核心模塊，“核能充電寶”裝上了顆“大心臟”
2023-08-14 06:57:17 來源: 文匯報
(資料圖)
在核能和平利用領域，小型反應堆（小堆）是近年來備受關注的一條新賽道。一方面，市場空間巨大。全球投入商業運營的幾乎都是大型反應堆（大堆），功率大、身價高。以第三代機組為例，單機組輸出功率普遍超過100萬千瓦、造價超過200億元。導致發達國家雖然負擔得起，但因為用電需求增長平緩，大堆建好后可能面臨開工不足；發展中國家雖然用電缺口大，但財力有限，往往只能“望堆興嘆”。國際市場亟需更具性價比的小堆，去填補大堆無法覆蓋的空白。另一方面，賽道上的“選手”少之又少。眼下躋身小堆賽道的，有來自18個國家的近百種堆型。看著挺熱鬧，但因為種種原因，大部分仍停留在設計圖或幻燈片階段，僅部分堆型有望在3到5年內落地。中核集團研發并具有自主知識產權的“玲龍一號”，依靠“小步快跑”策略，將創新技術與成熟系統配套使用，在競爭中逐漸脫穎而出，成為全球首個通過國際原子能機構安全審查的三代小型反應堆。“新賽道上，‘玲龍一號’是代表中國的領跑者。”海南核電有限公司副總經理鄧曉亮告訴記者，“至少未來3年內，它將具有明顯先發優勢。”據介紹，本次安裝的壓力容器，是反應堆最核心、最關鍵的模塊，集成了壓力容器、主泵連接管、蒸汽發生器等多個重要設備，未來核燃料就加裝在里面，并通過可控的核裂變反應，源源不斷地釋放出能量。按照計劃，后續“玲龍一號”還將完成機電設備等“骨骼和肌肉”、管道等“血管”、電氣儀表等“神經系統”的各項安裝，并進行冷試、熱試、臨界等多輪調試與測試。預計到2026年初，剛剛安裝的這顆“大心臟”，將會真正“躍動”起來。
▲“玲龍一號”預制開工。小身板，但能派大用場有個形象的比喻說，大堆就像臺式電腦，主機、鍵盤、顯示器，散開來能擺滿一張桌子，“玲龍一號”則像一臺筆記本電腦，比性能未必占優勢，但勝在“小、快、靈”。小，指體積和功率。“玲龍一號”核島建筑包括地下2層和地上3層，機組總占地面積約4個足球場，功率12.5萬千瓦，年發電量10億度。對沒見過核電機組的人來說，這已經算是個“大家伙”，但對比其他大堆發現，“玲龍一號”的確玲瓏，反應堆半徑只有大堆約一半，占地面積少三分之一，甚至整個壓力容器看起來還沒有大堆1臺蒸汽發生器體積大。快，說的是工期。核電行業有一句玩笑話，“建設期間大把燒錢，建完之后躺著賺錢”，點出了核電機組工期與成本以及市場競爭力之間的關系。由于采用模塊化建造，很多設備可以在工廠生產制造，再運輸到現場直接安裝，這種“搭積木”式建造方式大大縮短了工期。鄧曉亮說，目前海南核電提出了“雙40”的目標，即批量化生產后，單機組造價40億元、建設周期40個月。靈，代表了靈活的使用方式和豐富的應用場景。“玲龍一號”功率不大，但用途廣泛，能服務城市和工業，也能為海洋資源開發提供助力，一臺不夠還可以進行多模塊組合，在業內被戲稱作“核能充電寶”。“拿來發電，可以滿足50萬戶家庭生活所需；拿來供熱，每年可以提供600萬吉焦熱量；拿來淡化海水，每天可以生產48000噸蒸餾水。此外，還可以為周邊地區制冷、提供蒸汽等。”鄧曉亮介紹道，距離昌江核電站3公里處有一座產業園，眼下已和園內部分企業達成協議，今后“玲龍一號”將在更多領域大顯身手。
▲“玲龍一號”施工現場離用戶更近，安全性更高對于核電機組，公眾關注的除了性能，還有安全。中核集團“玲龍一號”總設計師宋丹戎對于這個問題信心滿滿，“小堆和大堆不同，離用戶更近，安全性也更高。”核電機組最危險的事故有兩種：一種是管道破損導致放射性物質泄漏，另一種是熱量不能及時散發導致堆芯熔化。為了最大程度杜絕這兩種故障發生，“玲龍一號”有“妙招”。應對管道破損，“玲龍一號”創造性地采用了高度一體化的設計，等于將輻射物質“鎖”在壓力容器里，改變了以往用管道連接各個部件的做法。“沒有管道，自然不存在管道破損。”宋丹戎說。應對堆芯熔化，“玲龍一號”則設計了一套非能動安全系統。所謂非能動，就是萬一發生重大事故導致斷水斷電，機組可以不依賴外來水電、不需要人為操作，通過自然循環散發堆芯余熱。具體來說，緊急情況下，熱量會先進入安全殼下方一個1000立方米的大水池，水燒開后，借助蒸發與凝結，通過核島頂部混凝土與鋼殼之間的風道，將熱量傳遞到最終熱阱——大氣中去，確保安全殼內熱量不聚集。這種做法，相比傳統大堆設計時“多拉幾根外接電路、多備幾臺柴油發電機”的安全理念，更加巧妙。設計再精妙，落在實處才能生效。對此，中核五公司“玲龍一號”項目部質量經理俞肖路表示，他們對工程每一步都采取了最嚴格的監管。“開展重要施工活動時，工地上會有這樣的景象，一位工人在干活，旁邊層層圍住幾名檢查人員，構成幾道質量屏障，有的開著監督記錄儀，有的用手機拍照，從不同角度全程監督施工，確保有據可查。后續記錄儀里素材還會導出來反復看，發現有問題，馬上組織整改，必要時追責。”俞肖路說，為了準確測算壓力容器墊板上一組加工數據，他們根據要求，安排施工人員和質檢員進行了4次“背對背”測算，互相不許交流，計算結果一致才能過關。“我們不怕麻煩，也不迷信過往經驗，一切按程序辦、按最高要求辦，再三復核確認，只為萬無一失。”
▲“玲龍一號”此前吊裝穩壓器。三代還在升級，四代已在路上今年是中國核能實施“熱堆-快堆-聚變堆”三步走發展戰略的第40個年頭。經過多年探索，中國已成為核能與核技術利用大國，大陸地區現有運行和在建核電機組77臺，居世界第二位，且運行狀況良好，未發生過國際核與輻射事件分級表二級及以上事件或事故。行走在昌江核電站園林般的廠區內，透過一叢叢椰子樹、香蕉樹、檳榔樹的樹梢，眺望遠處高大的建筑與忙碌的吊車，能生動感受到中國核電產業近年來快速發展的軌跡。廠區一側是核電站一期工程建設的2座國產二代半機組，2016年啟用至今，承擔了海南全島30%的用電總負荷。廠區另一側，同時在建3座國產三代機組，包括“玲龍一號”和2座“華龍一號”，這就是讓核電站員工們發自內心自豪、國內唯一的“雙龍騰飛，三堆共建”。在國產核電機組優秀表現的帶動下，廠區附近村民的心態也在悄然變化。從最初不愿提“昌江核電站”只愿稱“昌江電站”，到后來廠區附近越來越熱鬧，村民不再“談核色變”，反而有越來越多的人愿意進廠區工作，還有水產企業入駐附近園區，主動來“蹭”核電站溫排水，養殖生蠔和國家二級保護動物白蝶貝，現已開辟貝區近200畝。在企業白蝶貝繁育基地，記者詢問正忙著照料貝殼幼苗的麥大祥，工作在核電站附近有沒有顧慮，這位51歲的海南本地精壯漢子想了想說，“白蝶貝都能養大，我怕什么？”面向未來，宋丹戎表示，“玲龍一號”還在建設中，但對它的升級改造已經提上議事日程。“現在是1.0版本，后續還會有2.0、3.0版本，結構更加優化，模塊化程度進一步提高，主要系統全部在工廠制造，整體建造更經濟、更便捷。”他堅信，不斷升級的“玲龍一號”，將和“華龍一號”互相配合，成為中國制造以及原創科技品牌的一對“國家名片”。他還透露，眼下包括高溫氣冷堆、鈉冷快堆等在內的多種類型國產第四代核反應堆，正在積極研發推進中。“從第三代反應堆到第四代反應堆，中國對核能的利用將正式從熱堆邁向快堆，這意味著更高的安全性和燃料利用率。”
>>>相關閱讀《天下 | 上海“鐵軍”助力國產“雙龍”騰飛》
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