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大型核电受捧 处于不同“赛道”小型堆如何发挥独特优势?

2020-09-16 10:50  来源:中国能源报    小型堆  华龙一号  玲龙一号  核能利用

若按当前大型核电的同样标准、规范、安全措施和配套设备建设,小堆自身的特点和优势将无从体现,反而因为功率较低,经济性进一步受到影响,所以这是制约小堆发展的关键问题之一。


若按当前大型核电的同样标准、规范、安全措施和配套设备建设,小堆自身的特点和优势将无从体现,反而因为功率较低,经济性进一步受到影响,所以这是制约小堆发展的关键问题之一。

近日,随着海南昌江核电二期工程和浙江三澳核电一期工程获得核准,漳州核电2号机开工建设,华龙一号全球首堆和海外首堆实现装料、热试,华龙一号进入首批项目“结果”和批量化建设阶段。

在华龙一号项目顺利推进的同时,作为国内小型堆代表技术的玲龙一号(ACP100)进展也备受业内关注。今年6月,国家核安全专家委员会审议通过了海南昌江ACP100科技示范工程初步安全分析报告,为该工程建造许可证发放创造了必要条件。华龙一号“生长”的同时,处于不同“赛道”的玲龙一号又将如何发挥小型堆的独特优势?

技术革新:并非单纯“小型化”

中核集团玲龙一号总设计师宋丹戎告诉记者,自2004年6月国际原子能机构宣布启动以一体化技术、模块化技术为主要特征的革新型模块式小型堆开发计划以来,参与的成员国总数已达到39个,各国提出的革新型中小型反应堆概念种类已超过45种。

相较于面向电力市场的华龙一号单台机组100万千瓦的电功率,主打核能综合利用的玲龙一号单机热功率为385兆瓦,电功率约为13万千瓦,小型化与模块化的建设方式,以及差异化的市场定位,成为小堆区别于大型商业核电反应堆最直观的特点。此外,小堆在技术理念、应用场景等特征上也有别于大型堆。但也有业内专家指出,目前部分小堆技术路线还处于“大堆小型化”的范围,没有体现出小堆作为一种区分于商业核电大型反应堆的发展方向的特点,商业化竞争力有限。

“单纯把大型堆小型化,无法解决经济性问题。”中核集团玲龙一号副总设计师秦忠表示,小堆通过热电联供、热汽联供等核能利用路线实现商业运用和推广,主要动力仍来源于技术创新。“玲龙一号采用一体化反应堆设计,其自身固有安全性与非能动系统结合,共同确保小堆的高安全性。”

对于经济性,宋丹戎指出,模块化小型堆的显著特点就是模块化建造,通过单个模块标准设计、制造和批量化生产,可大幅提高整个项目的经济性。

市场空间:应用场景多样灵活

宋丹戎告诉记者,小堆除供电之外,还可应用于供热、供汽、海水淡化等多种用途。“小堆反应堆功率、衰变热与源项较少,反应堆结构紧凑,具有多重固有安全性,使其在厂址选择上更加贴近居民区或工业区。”

更高的安全性,使小堆的应用场景更为丰富。“目前国际上在运的小型核能机组,大都以热电联供为主。”秦忠认为,未来核能非电应用(如供热市场)将成为小堆主要的应用场景之一。“供热市场比电力市场大得多,而且往往以分布式能源为特征,区域性强,单机规模较小,靠近用户端部署。无论是工业蒸汽还是居民供暖,都需要分布式能源,玲龙一号的高安全性与这一需求也极为契合,有望成为稳定可靠的分布式清洁能源。”

宋丹戎指出,小型堆对大气治理、节能减排、环境保护、能源安全都将发挥积极作用,是核能发展的方向之一。“两台玲龙一号机组可替代一座20万千瓦左右的燃煤热电厂,另外,我国每年的工业蒸汽需求约9亿吨,使用核能替代燃煤生产蒸汽,可大幅降低能源消耗、减少温室气体排放。”

“目前采用的经济分析模型主要考虑单纯发电。未来,随着示范堆建成以及推广,小堆在提供工业蒸汽、海水淡化、区域供热等领域批量化、多用途的实现,经济性会显著提升。”宋丹戎表示。

未来挑战:标准体系亟待完善

记者了解到,法规标准是设计、安审、监管、运行管理的法理依据,也决定了核能项目的设计成本和监管成本。在工程建设环节,因缺乏专用标准体系,小堆发展受到掣肘。

“我们也一直在呼吁建立相关法规标准,明确模块化小型堆的定义,发挥其高安全的优势。”秦忠直言,“目前国内现有的核能法规和标准,几乎是为大型商业核电‘量身定制’的。玲龙一号工程设计的一些技术环节,由于没有专用标准直接套用大型核电标准,导致工程增加额外成本。”

宋丹戎指出,小堆在功率、厂址选择、安全特性等方面均较大型堆存在差异,这也使其在纵深防御、辐射防护、应急计划区划分等方面需要区别于传统大型压水堆核电厂的要求。

“从成本角度而言,若按当前大型核电的同样标准、规范、安全措施和配套设备建设,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,所以这是制约小堆发展的关键问题之一。”宋丹戎说。




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