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早在上世紀(jì)七八十年代，國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）就開始倡導(dǎo)發(fā)展中小型反應(yīng)堆，進(jìn)入21世紀(jì)后，包括美國、日本、韓國等在內(nèi)的越來越多的國家加入了模塊化小堆開發(fā)的行列。

2009年前后，中核集團(tuán)在“十二五”規(guī)劃中提出了“差異化發(fā)展”的戰(zhàn)略。“做小堆的初衷不是和大堆一樣去發(fā)電，而是要實(shí)現(xiàn)核能的多用途，滿足城市供熱、工業(yè)蒸汽、海水淡化、石油開采等不同需求?！敝泻思瘓F(tuán)“玲龍一號”總設(shè)計(jì)師宋丹戎說。

小堆之“小”，小在功率，核燃料的裝量少，只有57組燃料組件，相應(yīng)的功率密度低，具有更高的固有安全性，同時占地面積也更小。因此，“小堆可以建在離城市、離人口密集區(qū)更近的地方，這與多用途的應(yīng)用場景是相契合的?！彼蔚と直硎?，“事故分析的計(jì)算結(jié)果表明，小堆的輻射應(yīng)急計(jì)劃區(qū)范圍在300米左右，而大堆一般是10公里。小堆從技術(shù)上可不需要場外應(yīng)急?！?/span>

如何理解“固有安全性”？中核集團(tuán)“玲龍一號”副總設(shè)計(jì)師秦忠打了個比方，“就像一個內(nèi)在品質(zhì)優(yōu)秀、行為習(xí)慣非常好的學(xué)生，老師不用去督促和鞭策，他自己就很自律?！?/span>

“玲龍一號”采用完全非能動的安全系統(tǒng)，不過與同樣是非能動安全系統(tǒng)的大堆AP1000并不一樣，宋丹戎介紹說，“反應(yīng)堆如果發(fā)生事故，最大的問題是要排出堆芯的余熱。大堆要通過噴水降溫，小堆因?yàn)楣β市。?/span>完全依靠空氣自然對流就能將熱量從堆芯導(dǎo)入鋼制安全殼內(nèi)，然后從安全殼導(dǎo)入大氣這一最終熱阱。”

“玲龍一號”最突出的特征，還是一體化、模塊化的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)：蒸汽發(fā)生器、主泵、堆內(nèi)構(gòu)件、驅(qū)動機(jī)構(gòu)等反應(yīng)堆的部件都集中在壓力容器上，不需要主管道的連接。“反應(yīng)堆是一個模塊，整個反應(yīng)堆包括蒸汽發(fā)生器在設(shè)備制造廠里就裝好了，運(yùn)到現(xiàn)場直接進(jìn)行后續(xù)裝配調(diào)試。而大堆是壓力容器和蒸汽發(fā)生器分別要安裝，還要在現(xiàn)場焊接主管道?！?/span>

模塊化的建造安裝，帶來的一個優(yōu)勢就是可以縮短現(xiàn)場的施工時間，縮短建造工期，從而提高經(jīng)濟(jì)性。但作為首堆，“玲龍一號”示范工程工期還是按照58個月來規(guī)劃。對此秦忠表示，決定工期的關(guān)鍵路徑在于設(shè)備制造，“‘玲龍一號’的設(shè)備基本都是全新研制的，有些設(shè)備不能馬上采購得到，還要做一部分科研。而大堆設(shè)備的規(guī)格書一出來不需要再去摸索，直接就生產(chǎn)制造。未來隨著小堆的批量化建設(shè)和經(jīng)驗(yàn)積累，建造工期可控制在36月內(nèi)。”

與此對應(yīng)，“玲龍一號”的設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，比我國自主研發(fā)的大堆的國產(chǎn)化率還要高。“畢竟是自主研發(fā)的，國外也沒有，你想買也買不到?！?/span>

“玲龍一號”在安全性、靈活性和多用途等方面的獨(dú)特優(yōu)勢，使其在新一輪核能技術(shù)變革和國際核能產(chǎn)業(yè)競爭中的意義凸顯。宋丹戎飽含自豪地說道：“全世界這也是頭一個”——“玲龍一號”是全球首個陸上模塊化小型壓水堆。

中核集團(tuán)對小堆的研發(fā)自2011年正式啟動，將其列入集團(tuán)公司的重大科研專項(xiàng)?！耙?yàn)楹蛡鹘y(tǒng)的堆差別大，所以創(chuàng)新的程度和技術(shù)跨度大。”宋丹戎表示。

2019年在國家核安全局對ACP100開展安全評審的會上，時任核電安全監(jiān)管司司長湯搏說過這樣一句話：“ACP100是國內(nèi)目前唯一正向設(shè)計(jì)的一個反應(yīng)堆。”所謂“正向設(shè)計(jì)”，意即沒有現(xiàn)成可以作為參考逆向推導(dǎo)，是完全從頭開始的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

圍繞這一開創(chuàng)性的堆型，中國核動力研究設(shè)計(jì)院開展了15大實(shí)驗(yàn)，研發(fā)了20多項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備，并建設(shè)了全亞洲最大的非能動安全系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺架，使ACP100的安全性得到了充分的驗(yàn)證。

設(shè)計(jì)過程中遇到的最大的問題是什么？是以往可以直接用的一些理論包括數(shù)據(jù)對于小堆都不適用，必須從頭開始。“設(shè)計(jì)大堆只要大致跟國內(nèi)已建的核電堆型類似，一般就可以用他們的數(shù)據(jù)，因?yàn)榇笾律铣叽绾凸β仕较嘟?，不會出大問題。”宋丹戎說，“而小堆尺寸變了，比如它的燃料組件相對大堆要短，短了以后燃料組件壓緊力要多少？變形量是多少？包殼管氣腔高度定多少？這些量都得重新算，要從源頭上開始研究，所以核安全局說我們是正向設(shè)計(jì)?！?/span>

“大堆的設(shè)計(jì)不會遇到‘翻車’的問題，小堆設(shè)計(jì)是有可能遇到‘翻車’問題的。走到一半，有可能設(shè)定的目標(biāo)達(dá)不到，必須完全推倒重來?！闭劦竭@，宋丹戎不禁感嘆，“小堆走到今天這一步確實(shí)不容易?！?/span>

“作為一線技術(shù)人員感到，從0到1的原始創(chuàng)新是非常不容易的，每一個小小的突破、哪怕是一小步都來之不易?！鼻刂乙采钣懈杏|。

2014~2015年，ACP100研發(fā)團(tuán)隊(duì)“完成了4000多頁的報告”，把主要的安全理念和安全分析的結(jié)論都形成文字材料提交給了IAEA。2016年，IAEA向中核集團(tuán)提交了ACP100通用反應(yīng)堆安全審查 (GRSR)終版報告。這標(biāo)志著ACP100成為世界首個通過IAEA安全審查的小堆技術(shù)。

IAEA的結(jié)論認(rèn)為，“ACP100滿足三代核電的要求，能夠滿足實(shí)際消除大規(guī)模放射性釋放的要求，是一個先進(jìn)的小型反應(yīng)堆?！?/span>

隨著示范工程核準(zhǔn)，心血澆筑而成的種子終于落地開花。宋丹戎表示，“示范”的重要意義在于“給國內(nèi)和國際的潛在用戶樹立一個信心，讓他們知道這個堆既能安全運(yùn)行，又能滿足相應(yīng)需求”。

秦忠強(qiáng)調(diào)道，“示范工程更完整的說法是科技示范工程，是中核集團(tuán)科技創(chuàng)新成果的工程應(yīng)用。它涉及到一百多個系統(tǒng)從建造、安裝、調(diào)試到運(yùn)行維護(hù)的成套技術(shù)，能夠帶動我國核工業(yè)整體技術(shù)水平的進(jìn)步。”同時他認(rèn)為這也是中核集團(tuán)面向核能非電市場應(yīng)用的起步。

小堆在全球市場顯示出良好前景。中東的沙特、阿聯(lián)酋、約旦，東南亞的印尼、泰國等，這些國家不約而同地表示出對小堆的興趣。相比全世界很多國家開發(fā)的小堆都還停留在紙上，我國率先邁出了模塊化小堆工程落地這關(guān)鍵一步，必將對國際上的推廣應(yīng)用產(chǎn)生重要推動。

“玲龍一號”未來可期。