核能“充電寶”來啦

2024年9月，坐落在海南昌江核電基地的“玲龍一號”主體廠房結構施工完成。這是我國具有自主知識產權、全球首個陸上模塊化小型核反應堆。

網上有售

“玲龍一號”已經通過了國際原子能機構通用安全審查，那它為什么被稱為核能“充電寶”呢？

原來，2023年底，央企國家隊的淘寶店開業，16款代表中國智造的“大國重器”集中上架，其中“玲龍一號”被標示為移動核能充電寶，總價52億元，不過它也被明確標注“僅展示，可加購，勿拍”。

科學界對于核能反應堆的分類五花八門，按其所使用的冷卻劑材料，可以分為水冷堆、氣冷堆、液態金屬冷卻堆；按所使用的慢化劑材料，可分為石墨堆、輕水堆、重水堆，以及鈹慢化堆等；而按照功率分類，電功率30萬千瓦以下的核反應堆被稱為小型反應堆。

“玲龍一號”的電功率只有12.5萬千瓦，計劃年發電量在10億千瓦時左右，因此它被認定為小型反應堆。

“玲龍一號”的個頭確實小，其安全殼直徑僅30米，高39米，而它的親兄弟—我國自主研發的百萬千瓦級壓水堆核電技術“華龍一號”的安全殼直徑約53米，高度約74米。

小巧玲瓏

雖然體積變小很多，但“玲龍一號”并非將大型核電小型化那么簡單。實際上，它是一個涉及多需求、多目標、多技術耦合的新堆型。

那么，核電站是如何發電的呢？簡單地說就是加熱水產生蒸汽，推動汽輪發電機發電。整個過程大致分為三步，首先是核裂變反應產生的巨大熱量將水加熱到327℃；第二步是在主泵的推動下，高溫高壓的水到蒸汽發生器中將里面的水加熱成水蒸氣；最后，水蒸氣在冷凝器中冷凝成水，將熱量帶出。

由此可見，蒸汽發生器是核電站的重要設備，被譽為“核電之肺”。

通常大型反應堆的蒸汽發生器，高度會超過20米，而“玲龍一號”的蒸汽 發生器高度僅2米左右。

作為核電站核心設備之一的反應堆壓力容器，是唯一不能更換的設備，大致相當于核電站的“心臟”。“玲龍一號”的心臟雖小，但更為兼容，兼具支承主泵、包容蒸汽發生器、消除主管道，以及堆內分流等額外功能作用。

“玲龍一號”總設計師宋丹戎打了 個比方：“大堆可以看作是一個家用臺式電腦，包括顯示器、主機、鍵盤等。小堆則可以當作一個筆記本電腦，顯示器、主機和鍵盤等都集中到一起。”

核電站的安全問題一直都是人們關注的重點。“玲龍一號”從里到外共有燃料芯塊、燃料包殼、壓力容器，以及安全殼等4道安全屏障。同時，它采用了數道完全非能動安全系統，來確保核電站的安全萬無一失。

所謂“完全非能動安全系統”是指完全不依賴外來的觸發和動力源，而靠自然對流、重力和蓄壓勢等自然本性來實現安全功能的系統。簡單地說，“玲龍一號”的上方設計有一個儲存水的容器，需要導出反應堆里面的余熱時，即便沒有電力，水也能夠依靠自身的重力進入里面把熱量帶出來。這僅僅是“玲龍一號”完全非能動安全系統中最簡單的一道。

應用前景

“玲龍一號”的年發電量大致能滿 足50余萬戶家庭使用，與“華龍一號”一臺機組一年就能發電100億千瓦時相比，難望其項背，但它的優勢在于體積小、價格低、工期短，以及可批量生產等方面。

我國海域有7600個島嶼，其中有人居住的約450個。這些島嶼很多都面積不大但是位置重要，目前多是靠風能、太陽能和海洋能發電。這些能源通常不穩定。倘若在島上建一座“玲龍一號”， 不但能夠滿足生產生活的需要，多余的電能還可用于海水淡化。

在海島使用僅是“玲龍一號”的應用方向之一。按照我國科學家的設想，它還能應用到城市供熱、工業供氣、石油開采、偏遠地區和孤網熱電聯供，以及燃煤熱電機組替代等諸多方面。

“玲龍一號”預計于2026年上半年并網發電，它將為我國核動力設備自主化的藍圖再添一抹亮麗色彩。