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天下 | “玲龍一號”成功吊裝反應堆核心模塊,“核能充電寶”裝上了顆“大心臟”
2023-08-14 09:10:40來源: 文匯報


(資料圖片)

▲“玲龍一號”吊裝反應堆壓力容器。8月10日一早,隆隆的機械轟鳴聲,打破南國椰林的寧靜。在海南昌江核電站,全球首個建造的陸上商用模塊化小型壓水堆“玲龍一號”施工現(xiàn)場,巨靈神般威武的大型履帶吊車,將重達300噸、高約3層樓的圓柱形反應堆壓力容器,從地面穩(wěn)穩(wěn)吊起,越過一旁核島廠房高聳的外墻,再溫柔地一點點放下去。經過數小時連續(xù)作業(yè),終于,壓力容器中部探出的四支粗壯“胳膊”,精準搭上核島堆腔四個支撐座凹臺,兩者仿佛緊緊相擁在一起,四周隨之響起熱烈的掌聲……這是值得紀念的一天,“玲龍一號”終于有了“玲龍之心”。▲吊運行走。小堆賽道,“玲龍”領跑

在核能和平利用領域,小型反應堆(小堆)是近年來備受關注的一條新賽道。一方面,市場空間巨大。全球投入商業(yè)運營的幾乎都是大型反應堆(大堆),功率大、身價高。以第三代機組為例,單機組輸出功率普遍超過100萬千瓦、造價超過200億元。導致發(fā)達國家雖然負擔得起,但因為用電需求增長平緩,大堆建好后可能面臨開工不足;發(fā)展中國家雖然用電缺口大,但財力有限,往往只能“望堆興嘆”。國際市場亟需更具性價比的小堆,去填補大堆無法覆蓋的空白。另一方面,賽道上的“選手”少之又少。眼下躋身小堆賽道的,有來自18個國家的近百種堆型??粗狒[,但因為種種原因,大部分仍停留在設計圖或幻燈片階段,僅部分堆型有望在3到5年內落地。中核集團研發(fā)并具有自主知識產權的“玲龍一號”,依靠“小步快跑”策略,將創(chuàng)新技術與成熟系統(tǒng)配套使用,在競爭中逐漸脫穎而出,成為全球首個通過國際原子能機構安全審查的三代小型反應堆?!靶沦惖郎?,‘玲龍一號’是代表中國的領跑者?!焙D虾穗娪邢薰靖笨偨浝磬嚂粤粮嬖V記者,“至少未來3年內,它將具有明顯先發(fā)優(yōu)勢。”據介紹,本次安裝的壓力容器,是反應堆最核心、最關鍵的模塊,集成了壓力容器、主泵連接管、蒸汽發(fā)生器等多個重要設備,未來核燃料就加裝在里面,并通過可控的核裂變反應,源源不斷地釋放出能量。按照計劃,后續(xù)“玲龍一號”還將完成機電設備等“骨骼和肌肉”、管道等“血管”、電氣儀表等“神經系統(tǒng)”的各項安裝,并進行冷試、熱試、臨界等多輪調試與測試。預計到2026年初,剛剛安裝的這顆“大心臟”,將會真正“躍動”起來。

▲“玲龍一號”預制開工。小身板,但能派大用場

有個形象的比喻說,大堆就像臺式電腦,主機、鍵盤、顯示器,散開來能擺滿一張桌子,“玲龍一號”則像一臺筆記本電腦,比性能未必占優(yōu)勢,但勝在“小、快、靈”。小,指體積和功率。“玲龍一號”核島建筑包括地下2層和地上3層,機組總占地面積約4個足球場,功率12.5萬千瓦,年發(fā)電量10億度。對沒見過核電機組的人來說,這已經算是個“大家伙”,但對比其他大堆發(fā)現(xiàn),“玲龍一號”的確玲瓏,反應堆半徑只有大堆約一半,占地面積少三分之一,甚至整個壓力容器看起來還沒有大堆1臺蒸汽發(fā)生器體積大??欤f的是工期。核電行業(yè)有一句玩笑話,“建設期間大把燒錢,建完之后躺著賺錢”,點出了核電機組工期與成本以及市場競爭力之間的關系。由于采用模塊化建造,很多設備可以在工廠生產制造,再運輸到現(xiàn)場直接安裝,這種“搭積木”式建造方式大大縮短了工期。鄧曉亮說,目前海南核電提出了“雙40”的目標,即批量化生產后,單機組造價40億元、建設周期40個月。靈,代表了靈活的使用方式和豐富的應用場景。“玲龍一號”功率不大,但用途廣泛,能服務城市和工業(yè),也能為海洋資源開發(fā)提供助力,一臺不夠還可以進行多模塊組合,在業(yè)內被戲稱作“核能充電寶”。“拿來發(fā)電,可以滿足50萬戶家庭生活所需;拿來供熱,每年可以提供600萬吉焦熱量;拿來淡化海水,每天可以生產48000噸蒸餾水。此外,還可以為周邊地區(qū)制冷、提供蒸汽等。”鄧曉亮介紹道,距離昌江核電站3公里處有一座產業(yè)園,眼下已和園內部分企業(yè)達成協(xié)議,今后“玲龍一號”將在更多領域大顯身手。

▲“玲龍一號”施工現(xiàn)場離用戶更近,安全性更高

對于核電機組,公眾關注的除了性能,還有安全。中核集團“玲龍一號”總設計師宋丹戎對于這個問題信心滿滿,“小堆和大堆不同,離用戶更近,安全性也更高?!焙穗姍C組最危險的事故有兩種:一種是管道破損導致放射性物質泄漏,另一種是熱量不能及時散發(fā)導致堆芯熔化。為了最大程度杜絕這兩種故障發(fā)生,“玲龍一號”有“妙招”。應對管道破損,“玲龍一號”創(chuàng)造性地采用了高度一體化的設計,等于將輻射物質“鎖”在壓力容器里,改變了以往用管道連接各個部件的做法?!皼]有管道,自然不存在管道破損?!彼蔚と终f。應對堆芯熔化,“玲龍一號”則設計了一套非能動安全系統(tǒng)。所謂非能動,就是萬一發(fā)生重大事故導致斷水斷電,機組可以不依賴外來水電、不需要人為操作,通過自然循環(huán)散發(fā)堆芯余熱。具體來說,緊急情況下,熱量會先進入安全殼下方一個1000立方米的大水池,水燒開后,借助蒸發(fā)與凝結,通過核島頂部混凝土與鋼殼之間的風道,將熱量傳遞到最終熱阱——大氣中去,確保安全殼內熱量不聚集。這種做法,相比傳統(tǒng)大堆設計時“多拉幾根外接電路、多備幾臺柴油發(fā)電機”的安全理念,更加巧妙。設計再精妙,落在實處才能生效。對此,中核五公司“玲龍一號”項目部質量經理俞肖路表示,他們對工程每一步都采取了最嚴格的監(jiān)管?!伴_展重要施工活動時,工地上會有這樣的景象,一位工人在干活,旁邊層層圍住幾名檢查人員,構成幾道質量屏障,有的開著監(jiān)督記錄儀,有的用手機拍照,從不同角度全程監(jiān)督施工,確保有據可查。后續(xù)記錄儀里素材還會導出來反復看,發(fā)現(xiàn)有問題,馬上組織整改,必要時追責?!庇嵝ぢ氛f,為了準確測算壓力容器墊板上一組加工數據,他們根據要求,安排施工人員和質檢員進行了4次“背對背”測算,互相不許交流,計算結果一致才能過關?!拔覀儾慌侣闊?,也不迷信過往經驗,一切按程序辦、按最高要求辦,再三復核確認,只為萬無一失?!?/p>▲“玲龍一號”此前吊裝穩(wěn)壓器。三代還在升級,四代已在路上

今年是中國核能實施“熱堆-快堆-聚變堆”三步走發(fā)展戰(zhàn)略的第40個年頭。經過多年探索,中國已成為核能與核技術利用大國,大陸地區(qū)現(xiàn)有運行和在建核電機組77臺,居世界第二位,且運行狀況良好,未發(fā)生過國際核與輻射事件分級表二級及以上事件或事故。行走在昌江核電站園林般的廠區(qū)內,透過一叢叢椰子樹、香蕉樹、檳榔樹的樹梢,眺望遠處高大的建筑與忙碌的吊車,能生動感受到中國核電產業(yè)近年來快速發(fā)展的軌跡。廠區(qū)一側是核電站一期工程建設的2座國產二代半機組,2016年啟用至今,承擔了海南全島30%的用電總負荷。廠區(qū)另一側,同時在建3座國產三代機組,包括“玲龍一號”和2座“華龍一號”,這就是讓核電站員工們發(fā)自內心自豪、國內唯一的“雙龍騰飛,三堆共建”。在國產核電機組優(yōu)秀表現(xiàn)的帶動下,廠區(qū)附近村民的心態(tài)也在悄然變化。從最初不愿提“昌江核電站”只愿稱“昌江電站”,到后來廠區(qū)附近越來越熱鬧,村民不再“談核色變”,反而有越來越多的人愿意進廠區(qū)工作,還有水產企業(yè)入駐附近園區(qū),主動來“蹭”核電站溫排水,養(yǎng)殖生蠔和國家二級保護動物白蝶貝,現(xiàn)已開辟貝區(qū)近200畝。在企業(yè)白蝶貝繁育基地,記者詢問正忙著照料貝殼幼苗的麥大祥,工作在核電站附近有沒有顧慮,這位51歲的海南本地精壯漢子想了想說,“白蝶貝都能養(yǎng)大,我怕什么?”面向未來,宋丹戎表示,“玲龍一號”還在建設中,但對它的升級改造已經提上議事日程。“現(xiàn)在是1.0版本,后續(xù)還會有2.0、3.0版本,結構更加優(yōu)化,模塊化程度進一步提高,主要系統(tǒng)全部在工廠制造,整體建造更經濟、更便捷?!彼麍孕?,不斷升級的“玲龍一號”,將和“華龍一號”互相配合,成為中國制造以及原創(chuàng)科技品牌的一對“國家名片”。他還透露,眼下包括高溫氣冷堆、鈉冷快堆等在內的多種類型國產第四代核反應堆,正在積極研發(fā)推進中?!皬牡谌磻训降谒拇磻?,中國對核能的利用將正式從熱堆邁向快堆,這意味著更高的安全性和燃料利用率。”

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