2025年11月14日,中核核动力研究设计院玲龙一号副总设计师钟发杰在深圳核博会先进核能论坛发表《玲龙一号技术方案与工程进展》主旨报告。

报告围绕玲珑一号(ACP100)小型堆的技术方案、研发历程和海南昌江示范工程进展展开。演讲认为,小型堆凭借模块化、一体化、投资门槛较低、非能动安全和多用途应用,在中小电网、供热、海水淡化、浮动核电等场景具有广阔需求。玲珑一号经过长期研发和审查验证,示范工程已完成冷态试验,后续将转入热态试验阶段。

关键点
1. 报告内容安排(00:43)
演讲将介绍小型反应堆的发展现状与需求、玲珑一号ACP100型号的研发情况,以及示范工程的建设进展。
2. 小型反应堆成为核能发展方向之一(01:12)
核能是高效能源,但仅依靠大型核电还不能充分发挥核能优势。小型反应堆因灵活性和多样性受到广泛关注,国际原子能机构将反应堆大致分为大型、中小型和微堆,其中小型反应堆通常指发电功率在三十万千瓦以下的反应堆。
3. 一体化设计利于模块化建设(02:26)
与分散布置的大型核电机组相比,小型核电机组可采用一体化设计,更有利于模块化设计、制造、建造、运输和运行。
4. 小堆相较大堆的主要优势(03:04)
小堆单堆功率较小,便于模块化设计制造并缩短建造周期;投资门槛较低,有利于小型电网和边远地区应用;大量采用非能动技术,安全性相对较高;应用领域广泛,可用于发电、海水淡化、城市供热和工业供气等。
5. 国内外小堆发展活跃(04:54)
小堆并非全新概念,瑞士、俄罗斯、加拿大及中国都曾建设或运行相关小功率反应堆或供热堆。进入21世纪后,小型模块化反应堆概念兴起,全球开发的小堆类型约有百种,水堆因技术成熟度较高占比较大,同时铅铋快堆、气冷快堆等新型堆型也在发展。国内三大集团和高校也在推进多种小堆型号和低温供热堆方案。
6. 小堆民用需求场景广泛(09:32)
小型堆可用于替代老旧小火电,满足三北地区和中小电网需求,也可服务于区域供热、海水淡化和浮动核电。浮动核电可面向远离电网的海上油气开采,海水淡化则在沿海地区、中东、以色列、沙特等地区具有较高需求。
7. ACP100经历长期研发积累(15:19)
小堆技术在相关核工业体系中已有五十多年技术沉淀,ACP100项目于2010年立项,经历国家规划、示范项目、主管部门和集团专项支持等过程。从2010年启动到2021年首次浇筑混凝土,项目经历约十年研发推进。
8. 关键试验与设备研制支撑工程落地(17:16)
研发过程中开展了非能动综合试验、驱动机构抗震试验、水力模型试验和安全壳非能动试验等多项关键试验。关键设备方面,反应堆压力容器、蒸汽发生器、小型屏蔽主泵、堆内构件、控制棒驱动机构和燃料组件等均通过多家单位协同研发,实现了设备国产化。
9. 第三方验证与国际审查结论(21:46)
国家核安全相关技术支持机构全程参与设计、试验和研发验证,结论认为其满足最新核安全法规要求。国际原子能机构审查认为,ACP100是创新的小型压水堆设计,采用固有安全和非能动安全设计,预期能够应对极端环境条件和多重故障,并成为全球首个通过相关审查的小型堆技术。
10. 玲珑一号技术方案特点(23:21)
ACP100玲珑一号采用一体化反应堆和完全非能动技术作为核心技术特点。报告指出,其堆芯熔化概率和大量放射性释放概率指标优于传统核电,体现出更高的安全性。
11. 海南昌江示范工程参数(24:39)
海南昌江示范工程最终采用单堆单机布置,定位为科技示范工程。其热功率为350兆瓦,电功率为125兆瓦,设计寿命60年,蒸汽压力约4.5兆帕,产生过热蒸汽而非饱和蒸汽。
12. 工程建设进展与后续建议(26:11)
示范工程于2021年7月13日开工建设,已完成底封头吊装、安全壳安装、模块化设备运输和吊装等工作,并在今年10月16日完成冷态试验,接下来将转入热态试验。报告最后建议国家层面在后续规划中对小堆热电联供和多用途应用给予重点支持。

时间线
00:00 - 主持人介绍玲珑一号小型堆及报告嘉宾,随后报告人开始发言。
00:43 - 报告人说明汇报结构,包括小堆发展现状、应用需求、ACP100研发情况和示范工程进展。
01:12 - 报告先从核能发展背景切入,说明小型反应堆的定义、与大型堆的差异及主要优势。
04:54 - 随后回顾国内外小堆的发展历程、典型型号和国内各单位的研发进展,并引出小堆的多类市场需求。
09:32 - 报告集中阐述小堆在老旧火电替代、中小电网、发展中国家、区域供热、浮动核电和海水淡化等方面的应用空间。
15:19 - 内容转向玲珑一号ACP100的研发历史,介绍其长期技术积累、立项过程、关键节点和工程落地历程。
17:16 - 报告介绍支撑ACP100的关键试验、关键设备研制、国产化协同和安全验证工作。
21:46 - 随后说明第三方核安全验证和国际原子能机构审查结论,并概述ACP100的总体技术方案与安全特征。
24:39 - 报告展示海南昌江示范工程的布置方案、主要技术参数、现场位置和建设节点。
27:32 - 最后,报告人总结小堆市场前景,并建议在国家规划层面对小堆热电联供和多用途应用给予支持。

AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别):
玲龙一号示范工程稳步推进,我国小型堆技术迈入工程验证关键阶段
中国核动力研究设计院玲龙一号副总设计师钟发杰在关于“玲龙一号技术方案与工程进展”的报告中介绍,小型反应堆正成为核能发展的重要方向之一。随着经济社会对清洁、稳定、多元能源需求不断提升,仅依靠大型核电机组已难以充分发挥核能在不同场景中的综合价值。相比传统大型核电,小型堆具有功率规模适中、布置灵活、适应性强等特点,尤其适合中小电网、边远地区、海岛、工业园区以及综合能源利用场景。
小型反应堆通常指发电功率或建造规模在30万千瓦以下的反应堆。与大型核电机组多采用分散式系统布置不同,小型堆更强调一体化设计,将关键设备尽可能集成在反应堆压力容器内,从而减少大型管道和复杂连接,提升系统紧凑性与安全性。这种结构有利于模块化设计、工厂化制造、运输安装和现场建造,可在一定程度上缩短建设周期,降低初始投资门槛,也更适合电力基础相对薄弱或负荷规模有限的地区。
在安全理念上,先进小型堆普遍强调固有安全和非能动安全技术。所谓非能动安全,是指依靠自然循环、重力、压差等自然机制实现事故缓解和余热排出,而不是单纯依赖外部电源或主动设备运行。这使小型堆在面对极端环境、多重故障等复杂工况时具备更强的应对能力。与此同时,小型堆的应用范围也不局限于发电,还可用于海水淡化、城市或区域供热、工业供汽、油气开采等多种综合能源场景。
从国际发展看,小型堆并不是全新概念。上世纪以来,瑞士贝兹瑙核电站、俄罗斯比利比诺核电站等项目,以及多类供热堆和实验堆,已为小型堆技术积累提供了实践基础。我国也曾开展5兆瓦低温供热堆和若干小功率实验堆研究。进入21世纪后,小型堆发展开始更加突出模块化、先进安全技术和缩短建设周期等方向,美国能源部较早提出小型模块化反应堆概念,国际原子能机构也持续发布全球小型堆发展报告。目前全球小型堆型号已有上百种,技术路线涵盖压水堆、高温气冷堆、铅冷快堆、气冷快堆等,其中压水堆因技术成熟度较高,占据较大比例。
国外多个国家持续推进小型堆研发与工程探索。美国曾提出多种模块化压水堆方案,俄罗斯在小型堆和浮动核电方面积累了较多实践经验,韩国SMART小型堆技术成熟度较高,但工程落地仍受到多方面因素影响。一些国外型号虽然经历过阶段性调整,但近年来随着能源安全、低碳转型和产业配套需求提升,又重新进入发展议程。我国小型堆研发推进速度较快,三大核电集团和高校围绕不同功率、不同用途形成了多条技术路线,中核集团玲龙一号已在海南昌江开工建设,浮动核电堆、低温供热堆、区域供热堆等方向也在持续推进。
从市场需求看,小型堆具有较广阔的应用前景。国内外均存在老旧小火电机组淘汰和低碳替代需求,小型堆可作为稳定清洁电源,服务中小电网、边缘地区和老工业基地改造。我国“三北”地区在能源安全、环境安全和产业转型方面存在潜在应用空间。全球范围内,许多电网装机容量处于中小规模,难以一次性匹配大型核电机组,小型堆与大堆协同发展,有助于形成多层次核能供应体系。
在新兴核电市场中,不少发展中国家有较强核电需求,但受电网规模、资金能力、基础设施条件等因素制约,并不一定适合直接建设大型核电机组。小型堆因投资规模较低、建设适配性较强,可能成为这些国家进入核能利用的重要选择。发达国家同样存在小型堆需求,主要用于能源结构优化、工业能源保障和局部电网支撑。
区域供热也是小型堆的重要应用方向之一。城市和工业园区对稳定热源需求巨大,小型堆可提供低碳、连续、可靠的热能供应。不过,内陆核能供热的推广仍需在政策、监管、标准和公众接受等方面持续突破。浮动核电则主要面向海上油气开采、偏远海岛和远离主电网区域。海上油气开采能耗高,且往往远离电网,浮动核电平台可通过拖航方式在不同区域重复利用,但其经济性仍需与燃油发电等传统方案进行比较。海水淡化同样具备较大市场空间,沿海城市和中东等缺水地区对淡化能源需求较高,小型堆可为海水淡化装置提供稳定、低碳、高负荷能源。
玲龙一号,即ACP100,是中核集团在小型堆领域长期技术积累的重要成果。中核集团在小型堆研发方面已有50多年基础,曾开展低参数、中参数、高参数等不同堆型探索。玲龙一号正式立项大约始于2010年,随后被纳入国家能源相关规划和重大示范项目,获得国家能源主管部门、核安全监管部门及中核集团重点专项支持。2016年前后,示范工程逐步落地;此后,项目通过国际原子能机构通用安全审查相关评估,并在2020年前后完成评估报告审查。2021年,玲龙一号海南昌江示范工程正式开工建设。从立项到首次浇筑混凝土,玲龙一号经历了约十年研发攻关,体现出“十年磨一剑”的工程特点。
在研发过程中,玲龙一号围绕一体化、非能动和模块化三大方向开展了大量关键技术攻关、试验验证和工程准备。非能动综合试验是其中的重要内容,相关试验平台位于中国核动力研究设计院成都基地,用于开展全时程、全功能综合试验,验证非能动安全系统性能。控制棒驱动机构抗震试验用于检验关键设备在地震工况下的可靠性,支撑工程抗震设计和设备鉴定。水力模型试验则用于验证反应堆内部流动分配、换热和水力特性,为一体化堆设计提供依据。安全壳非能动试验由相关工程单位负责开展,用于验证安全壳非能动冷却和事故缓解能力。
关键设备国产化是玲龙一号工程推进的重要支撑。项目联合国内二十余家产业机构、高校和制造单位开展设备研制,实现了多项关键设备国产化。反应堆压力容器本体技术相对成熟,但在一体化设计条件下,特殊接管和流道结构成为研发难点。玲龙一号采用双层套管等设计,目标是消除大破口失水事故风险。蒸汽发生器是另一项关键设备,采用高效换热设计,体积较小,可布置在一体化反应堆压力容器内部,是实现一体化堆结构的重要基础。小型屏蔽主泵由多家单位参与同参数研发,最终形成工程供货产品,成为海南昌江示范工程的重要设备之一。此外,堆内构件、控制棒驱动机构、安全壳及相关非能动设备也完成了相应研制工作,燃料组件采用中核集团自主知识产权相关技术路线。
从技术方案看,玲龙一号属于小型压水堆,采用一体化反应堆设计,并融合固有安全与非能动安全理念。其设计从传统环路式布置发展为紧凑型、一体化布置,将关键一回路设备集成在反应堆压力容器内,从系统层面减少大尺寸管道和大破口事故风险,同时提升小型化、模块化和系统简化水平。非能动安全系统依靠自然循环、重力和压差等机制执行安全功能,目标是在极端环境和多重故障条件下仍能有效应对,并实际消除早期或大规模放射性释放风险。
玲龙一号在安全审查和第三方验证方面也经历了严格过程。国家核安全相关技术支持单位全程参与设计、试验和研发,相关结论表明其设计满足最新核安全法规要求。玲龙一号还通过了国际原子能机构相关通用安全审查,审查认为其属于创新型小型压水堆设计,具备固有安全和非能动安全特征。根据介绍,玲龙一号反应堆热功率约350兆瓦,电功率约125兆瓦,设计寿命约60年,堆芯损伤频率达到十的负六次方量级每堆年,大量放射性释放频率达到十的负七次方量级每堆年,蒸汽压力约4.5兆帕,并可产生过热蒸汽,这与传统大型压水堆常见的饱和蒸汽有所不同。
海南昌江玲龙一号示范工程采用单堆单机方案。项目早期曾研究单堆、多堆、一堆两机、多堆一机等多种配置,最终出于科技示范目标选择单堆单机。工程位于海南昌江核电基地相关区域,于2021年7月13日正式开工建设,是玲龙一号技术从研发走向工程落地的重要示范项目。建设过程中,项目完成了核岛基础及相关土建施工,完成底封头吊装、安全壳相关设备安装等重要节点,并持续开展模块化设备运输和现场就位工作。反应堆压力容器等关键设备也已通过海运运抵现场。
目前,海南昌江示范工程已完成多个重要试验和建设节点,后续将转入热态试验等阶段。从外观和总体布置看,该工程与大型核电站具有相似性,但规模更小、系统更紧凑。作为我国自主小型堆技术路线的重要验证平台,玲龙一号示范工程将推动一体化反应堆、非能动安全和模块化建造从设计走向工程实践,并为后续小型堆在更多领域推广应用奠定基础。
面向后续发展,钟发杰建议在国家能源规划中给予小型堆更多支持,特别是在热电联供、多用途核能利用等方向加大推动力度。未来应加快小型堆在区域供热、工业供汽、海水淡化、浮动核电等领域的示范应用,推动其服务中小电网、边远地区和新兴核电市场。同时,还需要在安全监管、工程标准、示范项目审批和市场机制等方面形成配套政策,促进产业链协同,提高关键设备国产化和批量化制造能力,使小型堆在清洁能源体系中的作用得到进一步发挥。


