天下 | “玲龙一号”成功吊装反应堆核心模块，“核能充电宝”装上了颗“大心脏”

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天下 | “玲龙一号”成功吊装反应堆核心模块，“核能充电宝”装上了颗“大心脏”

2023-08-14 07:25:54 来源：文汇报

(资料图片)

▲“玲龙一号”吊装反应堆压力容器。8月10日一早，隆隆的机械轰鸣声，打破南国椰林的宁静。在海南昌江核电站，全球首个建造的陆上商用模块化小型压水堆“玲龙一号”施工现场，巨灵神般威武的大型履带吊车，将重达300吨、高约3层楼的圆柱形反应堆压力容器，从地面稳稳吊起，越过一旁核岛厂房高耸的外墙，再温柔地一点点放下去。经过数小时连续作业，终于，压力容器中部探出的四支粗壮“胳膊”，精准搭上核岛堆腔四个支撑座凹台，两者仿佛紧紧相拥在一起，四周随之响起热烈的掌声……这是值得纪念的一天，“玲龙一号”终于有了“玲龙之心”。▲吊运行走。小堆赛道，“玲龙”领跑

在核能和平利用领域，小型反应堆（小堆）是近年来备受关注的一条新赛道。一方面，市场空间巨大。全球投入商业运营的几乎都是大型反应堆（大堆），功率大、身价高。以第三代机组为例，单机组输出功率普遍超过100万千瓦、造价超过200亿元。导致发达国家虽然负担得起，但因为用电需求增长平缓，大堆建好后可能面临开工不足；发展中国家虽然用电缺口大，但财力有限，往往只能“望堆兴叹”。国际市场亟需更具性价比的小堆，去填补大堆无法覆盖的空白。另一方面，赛道上的“选手”少之又少。眼下跻身小堆赛道的，有来自18个国家的近百种堆型。看着挺热闹，但因为种种原因，大部分仍停留在设计图或幻灯片阶段，仅部分堆型有望在3到5年内落地。中核集团研发并具有自主知识产权的“玲龙一号”，依靠“小步快跑”策略，将创新技术与成熟系统配套使用，在竞争中逐渐脱颖而出，成为全球首个通过国际原子能机构安全审查的三代小型反应堆。“新赛道上，‘玲龙一号’是代表中国的领跑者。”海南核电有限公司副总经理邓晓亮告诉记者，“至少未来3年内，它将具有明显先发优势。”据介绍，本次安装的压力容器，是反应堆最核心、最关键的模块，集成了压力容器、主泵连接管、蒸汽发生器等多个重要设备，未来核燃料就加装在里面，并通过可控的核裂变反应，源源不断地释放出能量。按照计划，后续“玲龙一号”还将完成机电设备等“骨骼和肌肉”、管道等“血管”、电气仪表等“神经系统”的各项安装，并进行冷试、热试、临界等多轮调试与测试。预计到2026年初，刚刚安装的这颗“大心脏”，将会真正“跃动”起来。

▲“玲龙一号”预制开工。小身板，但能派大用场

有个形象的比喻说，大堆就像台式电脑，主机、键盘、显示器，散开来能摆满一张桌子，“玲龙一号”则像一台笔记本电脑，比性能未必占优势，但胜在“小、快、灵”。小，指体积和功率。“玲龙一号”核岛建筑包括地下2层和地上3层，机组总占地面积约4个足球场，功率12.5万千瓦，年发电量10亿度。对没见过核电机组的人来说，这已经算是个“大家伙”，但对比其他大堆发现，“玲龙一号”的确玲珑，反应堆半径只有大堆约一半，占地面积少三分之一，甚至整个压力容器看起来还没有大堆1台蒸汽发生器体积大。快，说的是工期。核电行业有一句玩笑话，“建设期间大把烧钱，建完之后躺着赚钱”，点出了核电机组工期与成本以及市场竞争力之间的关系。由于采用模块化建造，很多设备可以在工厂生产制造，再运输到现场直接安装，这种“搭积木”式建造方式大大缩短了工期。邓晓亮说，目前海南核电提出了“双40”的目标，即批量化生产后，单机组造价40亿元、建设周期40个月。灵，代表了灵活的使用方式和丰富的应用场景。“玲龙一号”功率不大，但用途广泛，能服务城市和工业，也能为海洋资源开发提供助力，一台不够还可以进行多模块组合，在业内被戏称作“核能充电宝”。“拿来发电，可以满足50万户家庭生活所需；拿来供热，每年可以提供600万吉焦热量；拿来淡化海水，每天可以生产48000吨蒸馏水。此外，还可以为周边地区制冷、提供蒸汽等。”邓晓亮介绍道，距离昌江核电站3公里处有一座产业园，眼下已和园内部分企业达成协议，今后“玲龙一号”将在更多领域大显身手。

▲“玲龙一号”施工现场离用户更近，安全性更高

对于核电机组，公众关注的除了性能，还有安全。中核集团“玲龙一号”总设计师宋丹戎对于这个问题信心满满，“小堆和大堆不同，离用户更近，安全性也更高。”核电机组最危险的事故有两种：一种是管道破损导致放射性物质泄漏，另一种是热量不能及时散发导致堆芯熔化。为了最大程度杜绝这两种故障发生，“玲龙一号”有“妙招”。应对管道破损，“玲龙一号”创造性地采用了高度一体化的设计，等于将辐射物质“锁”在压力容器里，改变了以往用管道连接各个部件的做法。“没有管道，自然不存在管道破损。”宋丹戎说。应对堆芯熔化，“玲龙一号”则设计了一套非能动安全系统。所谓非能动，就是万一发生重大事故导致断水断电，机组可以不依赖外来水电、不需要人为操作，通过自然循环散发堆芯余热。具体来说，紧急情况下，热量会先进入安全壳下方一个1000立方米的大水池，水烧开后，借助蒸发与凝结，通过核岛顶部混凝土与钢壳之间的风道，将热量传递到最终热阱——大气中去，确保安全壳内热量不聚集。这种做法，相比传统大堆设计时“多拉几根外接电路、多备几台柴油发电机”的安全理念，更加巧妙。设计再精妙，落在实处才能生效。对此，中核五公司“玲龙一号”项目部质量经理俞肖路表示，他们对工程每一步都采取了最严格的监管。“开展重要施工活动时，工地上会有这样的景象，一位工人在干活，旁边层层围住几名检查人员，构成几道质量屏障，有的开着监督记录仪，有的用手机拍照，从不同角度全程监督施工，确保有据可查。后续记录仪里素材还会导出来反复看，发现有问题，马上组织整改，必要时追责。”俞肖路说，为了准确测算压力容器垫板上一组加工数据，他们根据要求，安排施工人员和质检员进行了4次“背对背”测算，互相不许交流，计算结果一致才能过关。“我们不怕麻烦，也不迷信过往经验，一切按程序办、按最高要求办，再三复核确认，只为万无一失。”

▲“玲龙一号”此前吊装稳压器。三代还在升级，四代已在路上

今年是中国核能实施“热堆-快堆-聚变堆”三步走发展战略的第40个年头。经过多年探索，中国已成为核能与核技术利用大国，大陆地区现有运行和在建核电机组77台，居世界第二位，且运行状况良好，未发生过国际核与辐射事件分级表二级及以上事件或事故。行走在昌江核电站园林般的厂区内，透过一丛丛椰子树、香蕉树、槟榔树的树梢，眺望远处高大的建筑与忙碌的吊车，能生动感受到中国核电产业近年来快速发展的轨迹。厂区一侧是核电站一期工程建设的2座国产二代半机组，2016年启用至今，承担了海南全岛30%的用电总负荷。厂区另一侧，同时在建3座国产三代机组，包括“玲龙一号”和2座“华龙一号”，这就是让核电站员工们发自内心自豪、国内唯一的“双龙腾飞，三堆共建”。在国产核电机组优秀表现的带动下，厂区附近村民的心态也在悄然变化。从最初不愿提“昌江核电站”只愿称“昌江电站”，到后来厂区附近越来越热闹，村民不再“谈核色变”，反而有越来越多的人愿意进厂区工作，还有水产企业入驻附近园区，主动来“蹭”核电站温排水，养殖生蚝和国家二级保护动物白蝶贝，现已开辟贝区近200亩。在企业白蝶贝繁育基地，记者询问正忙着照料贝壳幼苗的麦大祥，工作在核电站附近有没有顾虑，这位51岁的海南本地精壮汉子想了想说，“白蝶贝都能养大，我怕什么？”面向未来，宋丹戎表示，“玲龙一号”还在建设中，但对它的升级改造已经提上议事日程。“现在是1.0版本，后续还会有2.0、3.0版本，结构更加优化，模块化程度进一步提高，主要系统全部在工厂制造，整体建造更经济、更便捷。”他坚信，不断升级的“玲龙一号”，将和“华龙一号”互相配合，成为中国制造以及原创科技品牌的一对“国家名片”。他还透露，眼下包括高温气冷堆、钠冷快堆等在内的多种类型国产第四代核反应堆，正在积极研发推进中。“从第三代反应堆到第四代反应堆，中国对核能的利用将正式从热堆迈向快堆，这意味着更高的安全性和燃料利用率。”

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