小反应堆施工取得新进展

新年伊始，“玲龙一号”仍马不停蹄施工忙。

这座位于海南昌江的核电站，上周完成了外穹顶的吊装。各项施工还在有条不紊展开，主体结构经过前期紧张的施工已经完成，下一步将会是整体结构的封顶等工程。

外穹顶安装

该反应堆是全球在建的第一座商用模块式小型压水堆。主体单位为中核集团，这是自“华龙一号”之后，国内核电自主创新领域又一项新成果。

“玲龙一号”2021年7月开工，预计工期到2026年结束。建成以后，该反应堆的年发电量在10亿千瓦时左右，可以满足超52万人的用电需求。

相比于那些大型的反应堆，“玲龙一号”设计的初衷，主打的就不是发电多少，主要是为了应用广泛。未来它既可以单纯的供电，也能提供热能。同时对于一些偏远地区的孤网，以及海水淡化等供电需求，小反应堆相对灵活也更具优势。

那么，在具体的技术应用方面，“玲龙一号”和其他常规的大反应堆又有哪些区别呢？

中小型反应堆的用途和优势

核能利用几十年，过去半个多世纪，主要都是研究相对大型的反应堆，主打的就是发电量。从上世纪70年代开始，中小型反应堆的理念开始出现，但相关应用直到21世纪后才先后出现。

我国在核电领域的差异化发展规划，是在2009年正式提出来的。彼时提出的原则就一条，小型化的不是为了发电多，而是为了将来能够适用于更多的场景。

于是，实现核能的多用途发展，在此后就成为了设计和规划的趋势。宋丹戎是“玲龙一号”的总设计师，此前他曾表示，除了常规的发电以外，石油开采、工业蒸汽、城市供暖等领域，中小型的反应堆在利用方面更具优势。

相对于常规的反应堆，小型的“小”，主要是核燃料添加的就少。像“玲龙一号”，它内部设计的核燃料组件只有57组，量少功率密度低，发电量少了不过整体的安全性增强了。

此外，相比于大型的反应堆动辄占庞大的身躯，小型的占地面积更少，在选址建设方面不像大型反应堆那样死板，灵活的选择性，能够让电站建成后和应用的场景高度契合。

比方说偏远地区的石油开采，由于远离常规的电网供电不方便，未来的小反应堆技术若是成熟了，这种近距离供电的模式，能够有效保障资源的开采。

宋丹戎还表示，从安全角度看，假设出现事故，小反应堆的辐射应急计划辐射范围只需300米左右。常规的核反应堆则需要10公里，因此相比大型的，小型的一旦出现事故，从技术处理角度看不需要更大的应急范围，进而也不会对周边的环境带来更大风险。

此外，“玲龙一号”在设计中也使用了非能动安全系统。所谓非能动，可简单理解为，在出现安全隐患后，不需要借助外部的其他动力，就能自动且系统的完成降低风险操作，确保了在风险时段的安全系数。

这一设计理念，在大型反应堆的建造和应用中也早已体现，不过“玲龙一号”相比于大堆的安全系统，在具体的设计上还有一定的差别。

反应堆出事故，降低风险措施，主要是为了确保堆芯的温度不升高，能够尽快将内部的余温释放，进而保障反应堆本身不会因为温度过高而导致风险升级。

大型反应堆的非能动安全系统，设计的预防措施是，一旦出现安全隐患，可以在不借助外部动力的作用下，向反应堆泼水洒水来降温。

“玲龙一号”由于自身体积小，不需要用水来降温，加强空气的自然对流，就能保证堆芯的温度释放到特制的安全壳内，这样就能将高温隐患排除。

从用途上看，小反应堆的应用场景更加多元化。安全方面，隐患风险可以控制在厂区范围内，大大降低了风险的影响范围。

这些优势，随着“玲龙一号”的建成并投入运营，将会逐步体现出来。它就是为后来更多的小反应堆上马积累经验的，自开工建设起，便是这一领域的示范性工程。

研发和建造中的“过五关斩六将”

国内最早的规划理念在2003年就开始了，到2009年出现了基本方案。

由于是第一个小型反应堆，此前没有成型的反应堆可供参考，这其中又涉及到了多需求、多目标和多技术的耦合。因此在总设计师宋丹戎看来，一切都是从零起步。

2010年夏天，酷暑时节的成都，宋丹戎跟各路专家商讨后初步拿出了一个方案。

此后，经过10天的设计，陈训刚作为设计人员，他和其他专家拿出了4种不同的设计方案来。

随后这4个设计方案，又经过了多方的讨论，最终选定的那个，就是现在在建的“玲龙一号”的初版。

之后，该方案通过了国际原子能机构的通用安全审查，在2016年正式成为世界上第一个审查通过的小型压水堆。此时，别的国家的设计还都停留在图纸上，我国各方面的先期工作已经完成。

接下来便是选址和开工建设，这需要迈过造价成本的门槛。“玲龙一号”在开建后，简化了系统整体，采用了批量建设的模式，相关成本得以控制在预期范围。

此外在正式开工之前，由国家核安全局牵头，组建了安全审查联合团队，对“玲龙一号”的安全性进行了考察。2020年，它通过了审查团队的安全评价。

前面的几道坎迈过去了，开工后还要面临制造供货的难题。虽然工期整体有规划，但分拆到不同的细节施工上，还存在着太多的不确定性。

为此，研发团队又进行了多次的“沙盘推演”，尽量让各种问题暴露在前期的模拟工程阶段，以便能提前找到解决方案。经过这一系列准备，施工进度中的未知风险被进一步排除。

小巧“玲龙一号”

总设计师宋丹戎曾经做过比喻，大型反应堆就像台式电脑，而小型反应堆就像紧凑的笔记本，等于是将各种设备都集中在一起了。

在海南昌江核电基地，“玲龙一号”和身躯庞大的“华龙一号”几乎是同步建设的，而前者的体积只有“华龙一号”的十分之一。如此小巧，占地面积和施工区域都相应的缩小了。

而且和其他反应堆现场施工不同的是，“玲龙一号”采用的是模块式设计理念，就像拼装积木一样，将各个组件于现场拼装好即可。

大量的组件都是在工厂里生产组装的，而后再到现场进行安装，这不但降低了制造成本，同时也降低了建造周期缩短了工时。

最为突出的特点是，未来建成后，还可以再根据负荷需求，灵活的组合规模，可以进行整体的再扩建，实现滚动式开发建设。正因为这一点，它才有了“移动核能充电宝”的名头。

此外，由于之前没有小型反应堆，“玲龙一号”的设备都是全新研制的。在建设过程中，市面采购买不到的设备，工程技术人员还需要进行科研攻关后再生产。

根据整体的建设来看，“玲龙一号”所有组件设备的国产化率达到了90%以上，这比自主研发的大型反应堆的国产化率还要高，而未来的目标则是要实现百分之百。

因为这完全是自主研发的，相关的设备组件国外也没有，就是花钱买也是买不到的。

至于在建设工期上，整个团队认为，未来随着设计和建设经验的进一步积累，可以将工期缩短至36个月以内。

不但要用，未来还要走出去

未来核电的利用，它高效能低排放的特点，能够从整体上确保节能减排的目标，国内可以实现深度能源转型，从整体上优化能源结构。

“玲龙一号”主打多用途，在未来的中小电网和区域电网中，相比于大型反应堆更加经济。而且随着我国在这一领域形成自主化品牌，未来不光能在国内使用，还有走出去的广阔前景。

尤其是世界上那些中小型国家，由于整体的用电需求量不大，小型反应堆在应用中，市场优势就更加明显。

国际原子能机构此前发布了《2050核能技术路线图》，期间提到小型反应堆的市场，先在设计制造者本国成功建造，而后就能从整体上考虑向他国推广。

正是在这一点，“玲龙一号”从建造到未来的运营，都具有重要的示范价值。

结语

每年10亿度电，可以保证52.6万户家庭的用电需求，这一发电规模相当于减排二氧化碳88万吨，更好比种下了750万棵树。

多元化、节能、安全性等各方面优势明显，但从零到1再到随后的设计建造，整个原创的过程都是相当不容易的。

在此前设计中提交的各项文字材料报告中，其规模达到了4000多页。这不仅仅是研发团队的心血和辛劳，他们更是在给国内外未来的用户树立一个信心和保证。

如今，“玲龙一号”的各项进展正如期推进，下一步建设逐步完成后，还要进行安装、调试、运营和维护，这背后的一系列技术是有机整体。

技术规模化发展，经验积累的过程中，也在逐步构建产业体系。一套核电设备设计建成并运营后，即意味着在新的领域我们又积累了完整完善的经验。这样的优势永远无法被取代，也能从整体上推动国内核电技术的持续提升和进步。

参考资料：

《“玲龙一号”全球首堆外穹顶吊装完成》 新华社 2024年2月6日

《昨天核准的“玲龙一号”，分量究竟有多重？》 中国核学会 2021年6月4日

《“玲龙一号”：移动核能充电宝》 科普时报 2023年11月13日

《小身躯、大用途 玲龙一号不只是核能“充电宝”》 科技日报 2021年9月18日

《你好！玲龙一号》 新华网 2022年10月14日