核電小堆的“熱”與“冷”

小堆的開發(fā)也在我國國內(nèi)吸引了各方注目。9月14日中國核能行業(yè)協(xié)會主辦的2013成都小型核動力堆論壇，吸引了國內(nèi)研發(fā)單位和潛在用戶代表近250人。由此，小堆的熱度可見一斑。

熱研發(fā)：各家搶灘登陸小堆市場

小堆研發(fā)起源于上世紀(jì)50年代，最初是為了軍用目的。

現(xiàn)在所說的小堆已不同于其初形，應(yīng)該稱其為小型先進(jìn)模塊化多用途反應(yīng)堆，顯著特征是高安全性、一體化、模塊化、多用途。它是將反應(yīng)堆及反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)一體化集成為反應(yīng)堆模塊；模塊可在工廠進(jìn)行制造，在現(xiàn)場快速安裝。小堆不僅可以用作發(fā)電，而且可以進(jìn)行工業(yè)供熱供汽，為城市供暖，還可用于海水淡化。目前的小堆設(shè)計都采用了非能動安全系統(tǒng)，加之其固有安全，在先進(jìn)性和安全性上，已不低于目前國際先進(jìn)的三代核電技術(shù)要求。

國際著名的美國法維翰調(diào)查咨詢公司在今年6月曾預(yù)測，到2030年全球?qū)⒂?820萬千瓦的模塊式小型堆在運(yùn)行。美國芝加哥大學(xué)等國際研究機(jī)構(gòu)也曾預(yù)測，到2050年，在經(jīng)合組織與非經(jīng)合組織國家，模塊式小型堆可占核電裝機(jī)容量的1/4。難怪有人認(rèn)為，小堆“已成為全球核工業(yè)復(fù)興的一個重要組成部分”。

雖然目前國際上的小堆建設(shè)項目屈指可數(shù)，但進(jìn)行小堆研發(fā)的國家可謂遍布五大洲四大洋，在國際原子能機(jī)構(gòu)注冊的小堆就有40多種，被業(yè)界公認(rèn)的具有應(yīng)用前景的也有十五六種。正如中國核能行業(yè)協(xié)會理事長張華祝在小堆論壇上所說：“小堆研發(fā)正形成國際核能應(yīng)用開發(fā)的一個新的趨勢，成為謀求核能應(yīng)用市場多元化的一條重要途徑。”

在世界上，美國、俄羅斯、中國、韓國走在了小堆研發(fā)的前列。

包括西屋公司在內(nèi)的美國多家企業(yè)提出了6種不同的小堆設(shè)計。美國政府也給予小堆研發(fā)以不同尋常的支持。美國能源部打算資助兩種小堆設(shè)計，未來5年總計4.52億美元的資金支持吸引了多家小堆開發(fā)商。2012年11月，美國巴威公司的mPower反應(yīng)堆獲得了第一輪7900萬美元的資金支持，用于在2022年實現(xiàn)該設(shè)計的原型堆。2013年，其他的小堆開發(fā)商將爭奪另一個聯(lián)邦資金支持的席位。今年4月，在一次聽證會上，新的美國能源部部長莫尼茲指出，發(fā)展模塊化小堆非常有前景，“（模塊化小堆）將成為核能技術(shù)發(fā)展的最大突破�！�

在俄羅斯，也有5種不同的小堆原型堆正在同步研發(fā)。而且，在全球，知名的核電或工程企業(yè)幾乎都在競相研發(fā)小堆，不僅是美國企業(yè)，還包括了韓國電力公社、法國阿�，m和英國艾銘（AMEC）。

在我國，中國核工業(yè)集團(tuán)公司、中國廣核集團(tuán)公司、國家核電技術(shù)有限公司、中國電力投資集團(tuán)公司、清華大學(xué)都在開展小堆的前期工作。甚至中船重工集團(tuán)也涉足其中，進(jìn)行了海洋核動力平臺的研發(fā)，初步形成了25MW、50MW、75MW、100MW不同功率匹配的海洋核動力平臺方案。

在國內(nèi)企業(yè)中，中國核工業(yè)集團(tuán)公司依靠多年技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)，在小堆開發(fā)上走在行業(yè)的前列。該集團(tuán)公司總工程師雷增光在小堆論壇上介紹說：“近年來，中核集團(tuán)投入5億余元進(jìn)行ACP100的研發(fā)工作，目前已經(jīng)轉(zhuǎn)入工程設(shè)計階段。在福建莆田市進(jìn)行示范工程建設(shè)，建設(shè)兩臺100MW的機(jī)組，計劃2014年開工，2017年運(yùn)行�！睋�(jù)介紹，ACP100的關(guān)鍵設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)自主化，軟件也是自主開發(fā)，因此不存在出口海外市場的限制。

中國廣核集團(tuán)公司的小堆研發(fā)按集團(tuán)公司總工程師趙華的話說是“全力推進(jìn)中”，其推出的設(shè)計形成了系列——ACPR100和ACPR50S，適應(yīng)不同的需求。這是中廣核集團(tuán)的首要研發(fā)任務(wù)，目前已落實了示范工程廠址，計劃在2016年開工。

中國電力投資集團(tuán)公司與國家核電技術(shù)有限公司都分別在與國外企業(yè)合作，積極研發(fā)自己的小堆。國家核電技術(shù)有限公司在引進(jìn)AP1000后，將非能動系列化，一方面往“大”做，形成CAP1400；一方面往“小”做，提出了CAP150的小堆設(shè)計。

清華大學(xué)雄厚的科研基礎(chǔ)支撐他們在上世紀(jì)70年代就開始對高溫氣冷堆某些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了早期探索，并在1995年開工建設(shè)了一座10MW高溫氣冷堆。在此基礎(chǔ)上，中國華能集團(tuán)公司、中國核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)公司、清華大學(xué)共同開發(fā)建設(shè)20MW石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程。該工程已于2012年12月9日正式開工，成為我國第一個有工程實踐的小堆項目。

冷思考：小堆的商業(yè)化挑戰(zhàn)

國內(nèi)外蓬勃發(fā)展的小堆技術(shù)似乎激發(fā)了核能領(lǐng)域開發(fā)的熱情，尤其在福島核事故之后，在大型反應(yīng)堆建設(shè)受到冷遇時，小堆身上的關(guān)注目光依然不減。然而，小堆從技術(shù)變成商品、邁步走向我們身邊，這條路上，依然有不容忽視的問題。

“作為一個新的設(shè)計產(chǎn)品，努力開發(fā)市場、促成工業(yè)化應(yīng)用十分重要。從國內(nèi)看，低溫堆海水淡化和供熱方面的市場開發(fā)已持續(xù)多年；從國外看，韓國的小堆SMART在國際原子能機(jī)構(gòu)技術(shù)合作領(lǐng)域內(nèi)向外推介的力度也不算太小，但始終沒有取得實質(zhì)性進(jìn)展�！睆埲A祝直言。

世界各國開發(fā)小堆的初衷不同，這決定著各自所走的商業(yè)化之路也不盡相同。美國因為未來即將有大量的小型火電機(jī)組退役，加之稅收等原因?qū)�化石燃料電站�?jīng)濟(jì)性的影響，因此，政府希望有大量的小堆來替代這些退役的火電機(jī)組。韓國開發(fā)小堆的目標(biāo)市場十分明確，他們瞄準(zhǔn)了中東等這些國家的海外市場。而老牌核電國家俄羅斯，近年來在核電市場開發(fā)中似乎顯得游刃有余，在大型反應(yīng)堆獲得了大部分國際市場訂單的同時，其浮動核電站的即將投入使用，也將為它的小堆市場開拓鋪平道路。

小堆面臨著商業(yè)化挑戰(zhàn)。開發(fā)商能否在小堆的安全性和經(jīng)濟(jì)性上獲取用戶的信任？研發(fā)者希望通過減小單堆功率、完全一體化、雙層安全殼、簡化系統(tǒng)、模塊化、采用成熟技術(shù)等途經(jīng)來達(dá)到最高的安全性和最佳的經(jīng)濟(jì)性這一目標(biāo)。

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