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大型核電受捧 小堆前景幾何?

2020-09-16 16:41:34 來源:中國能源報

若按當前大型核電的同樣標準、規范、安全措施和配套設備建設,小堆自身的特點和優勢將無從體現,反而因為功率較低,經濟性進一步受到影響,所以這是制約小堆發展的關鍵問題之一。

近日,隨著海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程獲得核準,漳州核電2號機開工建設,華龍一號全球首堆和海外首堆實現裝料、熱試,華龍一號進入首批項目“結果”和批量化建設階段。

在華龍一號項目順利推進的同時,作為國內小型堆代表技術的玲龍一號(ACP100)進展也備受業內關注。今年6月,國家核安全專家委員會審議通過了海南昌江ACP100科技示范工程初步安全分析報告,為該工程建造許可證發放創造了必要條件。華龍一號“生長”的同時,處于不同“賽道”的玲龍一號又將如何發揮小型堆的獨特優勢?

技術革新:并非單純“小型化”

中核集團玲龍一號總設計師宋丹戎告訴記者,自2004年6月國際原子能機構宣布啟動以一體化技術、模塊化技術為主要特征的革新型模塊式小型堆開發計劃以來,參與的成員國總數已達到39個,各國提出的革新型中小型反應堆概念種類已超過45種。

相較于面向電力市場的華龍一號單臺機組100萬千瓦的電功率,主打核能綜合利用的玲龍一號單機熱功率為385兆瓦,電功率約為13萬千瓦,小型化與模塊化的建設方式,以及差異化的市場定位,成為小堆區別于大型商業核電反應堆最直觀的特點。此外,小堆在技術理念、應用場景等特征上也有別于大型堆。但也有業內專家指出,目前部分小堆技術路線還處于“大堆小型化”的范圍,沒有體現出小堆作為一種區分于商業核電大型反應堆的發展方向的特點,商業化競爭力有限。

“單純把大型堆小型化,無法解決經濟性問題。”中核集團玲龍一號副總設計師秦忠表示,小堆通過熱電聯供、熱汽聯供等核能利用路線實現商業運用和推廣,主要動力仍來源于技術創新。“玲龍一號采用一體化反應堆設計,其自身固有安全性與非能動系統結合,共同確保小堆的高安全性。”

對于經濟性,宋丹戎指出,模塊化小型堆的顯著特點就是模塊化建造,通過單個模塊標準設計、制造和批量化生產,可大幅提高整個項目的經濟性。

市場空間:應用場景多樣靈活

宋丹戎告訴記者,小堆除供電之外,還可應用于供熱、供汽、海水淡化等多種用途。“小堆反應堆功率、衰變熱與源項較少,反應堆結構緊湊,具有多重固有安全性,使其在廠址選擇上更加貼近居民區或工業區。”

更高的安全性,使小堆的應用場景更為豐富。“目前國際上在運的小型核能機組,大都以熱電聯供為主。”秦忠認為,未來核能非電應用(如供熱市場)將成為小堆主要的應用場景之一。“供熱市場比電力市場大得多,而且往往以分布式能源為特征,區域性強,單機規模較小,靠近用戶端部署。無論是工業蒸汽還是居民供暖,都需要分布式能源,玲龍一號的高安全性與這一需求也極為契合,有望成為穩定可靠的分布式清潔能源。”

宋丹戎指出,小型堆對大氣治理、節能減排、環境保護、能源安全都將發揮積極作用,是核能發展的方向之一。“兩臺玲龍一號機組可替代一座20萬千瓦左右的燃煤熱電廠,另外,我國每年的工業蒸汽需求約9億噸,使用核能替代燃煤生產蒸汽,可大幅降低能源消耗、減少溫室氣體排放。”

“目前采用的經濟分析模型主要考慮單純發電。未來,隨著示范堆建成以及推廣,小堆在提供工業蒸汽、海水淡化、區域供熱等領域批量化、多用途的實現,經濟性會顯著提升。”宋丹戎表示。

未來挑戰:標準體系亟待完善

記者了解到,法規標準是設計、安審、監管、運行管理的法理依據,也決定了核能項目的設計成本和監管成本。在工程建設環節,因缺乏專用標準體系,小堆發展受到掣肘。

“我們也一直在呼吁建立相關法規標準,明確模塊化小型堆的定義,發揮其高安全的優勢。”秦忠直言,“目前國內現有的核能法規和標準,幾乎是為大型商業核電‘量身定制’的。玲龍一號工程設計的一些技術環節,由于沒有專用標準直接套用大型核電標準,導致工程增加額外成本。”

宋丹戎指出,小堆在功率、廠址選擇、安全特性等方面均較大型堆存在差異,這也使其在縱深防御、輻射防護、應急計劃區劃分等方面需要區別于傳統大型壓水堆核電廠的要求。

“從成本角度而言,若按當前大型核電的同樣標準、規范、安全措施和配套設備建設,小堆自身的特點和優勢將無從體現,反而會因為功率較低,經濟性又進一步受到影響,所以這是制約小堆發展的關鍵問題之一。”宋丹戎說。

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