中国发展小型堆核能系统的可行性研究-第3页-北极星核电网

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一方面，我国的小型堆核能系统研发起步早，研发水平处于国际先进水平，具有完全的自主知识产权;另一方面，小型堆核能系统具有广阔的国际市场。进入新世纪后，在能源供应安全和气候环境变化双重压力下，国际社会对核电发展给予了高度的重视和关注，尤其是发展中国家。据国际原子能机构统计，截至2008年底，有43个新兴核电国家表达了建设核电厂的愿望，他们中的大多数是发展中国家，对中小型核电机组的需求强烈。

小型堆的市场主要体现在以下方面：

1电网容量小，不适宜建造大型核电机组而又有意向发展核电的国家或地区。因为这些国家发展核能态度积极，国家或地区所需的能源和投资能力有限，采用大型机组往往会造成电力过剩，影响电力能源的经济性，因此选择小型核电机组比较合适。2偏远地区、远离水源的地区、孤立海岛、军事基地等。这类地区采用小型堆核能系统是一种比较理想的能源。再者，岛屿淡水比较缺乏，利用核能发电的同时，兼顾核能海水淡化，是一举两得的方案。3发达或发展中国家里，将来需要比较灵活、自由的电力市场的地方区域，可选择中小型核电机组。这些地方不需要长期稳定的大型电力供应，采用中小规模的电力比较节省成本和投入，采用大型机组会造成电力过剩，影响电厂的经济性。

3 技术可行性分析

小型反应堆的开发已经有几十年的历史，上世纪90年代以来，清华大学完成了大庆200 MW核供热堆等项目的关键技术攻关、工程可行性研究、初步设计和工程前期准备等工作。此外，通过与国际原子能机构开展合作，清华大学在1998年完成了以核供热堆为热源与采用竖管式高温多效蒸馏(VTFE)海水淡化工艺相耦合的摩洛哥10 MW核能海水淡化厂可行性研究。

在核能系统的研发过程中，逐渐形成了2种技术途径，即：改进(进化)设计和革新设计。改进设计是通过采用已经验证的、成熟的技术对核动力系统、部件进行局部范围的调整和增减，从而达到提高系统安全性、降低风险的目的，所采用的改进措施是建立在大量运行经验和新科学技术突破的基础上的。革新设计是从新需求、新技术突破和反应堆内在的固有安全性等角度出发，设计新型反应堆技术，提高反应堆的固有安全性水平。

我国经过几十年的发展建设，已经建立起了完整的核工业体系，为我国自主研发、设计、建设、运行小型堆核能系统奠定了技术基础。随着我国核动力装置运行经验的积累以及装备制造工艺水平的不断提高，已经具备了一体化小型压水堆实际应用和工程设计的能力，如清华大学提出的低温供热堆、中核集团提出了CAP100等都是比较典型的一体化小型轻水堆设计。目前我国在研究的小型堆无论从技术水平、核安全、换料周期、经济性来看都属于世界先进的技术。

小型堆核能系统的固有安全性超过现在大型堆。以目前广泛采用的一体化小型压水堆为例，其在安全性方面具有以下技术特点：

1取消了主冷却系统内大尺寸管道，从根本上消除威胁反应堆安全的大破口失水事故，这是提高核反应堆固有安全性的主要因素。2将反应堆堆芯放置在压力容器内的底部偏上，压力容器中下部不开孔，确保在系统破口失水时压力容器内的堆芯处于被淹没状态。3在主冷却剂系统设计中采用自然循环原理，堆芯衰变热的排出既可以采用能动余热排出，还可采用非能动余热排出，同时也允许反应堆采用自然循环功率运行模式，提高运行的安全性。4降低中子注量率，降低运行期间裂变中子和射线对压力容器材料的辐照脆化效应，提高压力容器的使用寿命。5采用改进的耐高温燃料和结构材料，增加反应堆安全裕量，使堆芯在无保护的瞬态超负荷过程中不受损坏。6简化系统设计，减少不必要的阀门和管道，以提高安全性，减小投资和运行成本。7采用先进的自动化控制系统，自动化控制技术覆盖整个运行过程。

4 经济可行性分析

小型堆核能系统真正推广到市场应用，必须具有良好的经济性。小型堆可以满足多种用途的需要，可以通过设计、建造和运行策略来降低投资和运行成本，特别其在热电联供、非发电领域的应用可能会更有前景和竞争力。

4.1 研发成本

我国围绕小型堆核能系统已经开展了多年的基础与应用研究，不存在技术瓶颈的问题，也可以广泛地开展国际合作。小型堆核能系统虽说是属于革新设计，但在开发过程中有许多共性的成熟技术可参考借鉴，如燃料组件、内置蒸汽发生器、控制棒驱动机构、主泵等方面的相关技术都是我国目前已经掌握的成熟技术。这将有效地降低小型堆核能系统的研发成本。

4.2 建造成本

小型堆核能系统由于设备部件体积小，因此大幅度地减少制造难度，消除对大型锻件的锻造要求，尤其是反应堆压力容器，为优化制造提供了方便。根据我国现有的核电设备制造加工能力，可以在很大程度上或完全实现设备的国产化，这将大大提高设备制造方面的经济性。同时，也降低了对设备运输方面的限制和要求，同时降低了设备运输成本。

小型堆核能系统更容易实现模块化设计建造和批量化制造，将系统分成多个模块，每个模块在一个更可控的工厂环境下制造，然后运回厂址做最后的组装，这样就可缩短建造周期、有效控制进度、减少建造成本。同时，批量化有利于质量控制，将增强电厂的安全性和可靠性。

原标题：中国发展小型堆核能系统的可行性研究

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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