小型模块化反应堆产业发展再认识

践行“六大控制七个零”和“充分准备、一丝不苟、万无一失、一次成功”的工程建设全过程精细化管理理念，落实“标准化、集约化、一体化、契约化”基本管理原则。

关注工程一线原创，聚焦工程经验反馈，构建知识管理体系，提升工程管理能力，主动优化、持续改善，推进打造中核集团特色现代卓越工程管理标杆模式。

转载自：微信公众号“ 中国核工业”

文章精选于中核集团《工程管理双月观察》

作者：魏智刚

作者单位：海南核电有限公司

发展背景

随着百年未有之大变局的深刻演变，化石能源供应链受到前所未有的挑战，世界各国对核能在保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化，实现碳中和目标、促进科技进步等方面的重要作用有了越来越清晰的认识。小型核反应堆有诸多优势，被视为“核能工业的转折点”，将为核能行业开拓新的发展空间。世界主要核电大国和国际原子能机构（IAEA）等国际组织纷纷聚焦小型模块化反应堆技术。美国小堆技术研发和设计相对领先，相关机构针对小堆发布了URD（用户需求手册 第13版 2014年）和ORG（业主和运营者需求手册 第13版 2019年）；加拿大、法国等国家均提出了自己的小堆发展计划；IAEA提出了"核能发展协同和标准化"倡议，旨在建立一个涵盖全球核能监管机构、核能企业、技术持有者以及相关国际组织的交流平台，形成通用的业界标准和统一的监管方法，助推小堆在全球安全可靠经济布署。

我国高温气冷堆已并网发电，"玲龙一号"正在有条不紊推进，小堆科研及推广应用使中国核能发展从并跑迈入领跑阶段，有望成为向中小国家出口的主力堆型。目前主要小堆技术路线有轻水堆、高温气冷堆、液态金属反应堆和熔盐堆，每种技术路线都有各自鲜明特点，本文重点分析小型模块化轻水堆。

小堆特点及优势

1.安全性优势明显

安全是核工业的生命线。由于小堆的热功率、停堆后衰变热、放射源总量绝对值远低于大型核反应堆，使得设计中更容易通过非能动安全系统和简化设计来提升固有安全性。在小堆的设计中，共同特点在于较强的非能动余热排出能力和更低的堆芯功率密度，并专门设置具有非能动特征的安全系统，最大限度减少事故情况下对安全冷却水和动力源的依赖，能有效应对极端事故，比如钢制安全壳采用空气自然循环冷却模式。小堆的设计还着重从根源上消除事故的发生，例如通过一体化反应堆布置，取消一回路主管道，从而消除反应堆冷却系统失水事故（LOCA）。这些措施有助于简化核电厂的系统，使电厂达到更高的安全级别，并且在遇到紧急事故时，可以有效减少场外应急措施和人为干预。

2. 系统设备简化、初始投资小、建设周期短

以发电量单位造价计算，小堆与大堆相比不占优势，但小堆的初始投入较低、投资总额较少，受到中小国家关注。小堆功率小，在保障安全的前提下，可以采用大型堆无法采用的技术和设备，有利于实现模块化设计、模块化预制、模块化施工以及非能动安全系统的使用。目前小堆设计比AP1000更加简化，比如一体化反应堆设计、无一回路主管道、钢制安全壳靠空气自然冷却等，有利于缩短建造周期、减少土建成本，实现快速布置和规模化输出，尽早得到投资回报；提高运行可靠性，降低运行和维修成本；推动相关产业的快速扩张，拉动经济、技术发展。例如单台125MW电功率的小堆建成总价约40亿元、建设周期40个月、换料周期24（或36）个月，具有明显的出口竞争力。同时，小堆可为中小电网提供基荷，也可参与调峰。

3.对厂址要求相对宽泛，可选择性更大

我国核能发展历来坚持“安全第一、质量第一”，坚持最严标准规划审批、最高质量工程建设、最严要求运行管理、最严措施强化监管，确保核电项目建设运行绝对安全、万无一失。在实现“双碳”目标、积极安全有序发展核电的大背景下，核电厂址是不可多得的稀缺资源，尤其大型压水堆的厂址更是宝贵，小堆根据其安全特性，厂址选择范围更大。除了不适合大堆但适合小堆的沿海厂址和火电机组退役厂址，我国内陆广大地区、边远地区、海岛，受地理位置、气象、冷却水源、大件运输、电网容量和融资能力等条件限制，建设小堆可满足需求。在世界范围内，小堆可布置的地域范围更广，更利于出口。

4.布置灵活，多用途

由于小堆的优势，可布置的场景和区域多，小堆多用途已成为业界共识。小堆成为热电冷三联供的理想热源：其最大的市场优势，是有利于实现高度的安全性和具有高效率的电、热、汽、水联产能力，能适应不同的需求。中核集团"玲龙一号"正在积极推动小堆多用途示范，为产业园供应工业所需蒸汽、制冷、海水淡化、制氢。随着小堆系列化发展，其也必将为我国海岛战略等提供有力支撑。

后续工作展望

进一步凝聚共识，保持发展战略定力。能源领域存在对于小堆经济性的不同观点，通过发电量单位造价评价大堆是合适的，但对小堆不完全适用，应该建立另一套指标体系评价小堆。实际上，随着示范工程建设的推进，小堆的经济性提升完全可行，需要进一步研究优化。要加强小堆发展的战略研究，制定推广路线图，紧抓小堆领跑全球和“走出去”的战略机遇期，建好示范工程，做好设计优化，把小堆的优势发挥到极致、短板解决到最小，锚定国际化，步步推进。

将小堆科研、设计优化作为中核集团重要战略任务。华龙优化和玲龙优化是中核集团战略发展需要。通过优化设计和导向性配置，把小堆打造成核能多用途和环境友好型的示范，增强核心竞争力至关重要。在确保安全可靠的前提下，中核集团小堆技术如果能够实现“双40”目标（即：造价40亿人民币，工期40个月），未来在国际市场上将具备强大竞争力，建议在以下六个方面进一步加大科研投入：

一是建立小堆的标准体系：包括设计、选址、制造、建设、运维、监管等标准系统，建立适合小堆的评价体系；二是开展降低选址要求研究：能贴近居民区、代替小火电、靠近工业园区、进一步优化厂坪布置；三是开展降低建造成本和建设周期的技术研发：简化系统、设备，标准设计、工厂预制、模块化施工，推动其他新技术应用；四是开展降低运营成本的技术研发：长换料周期（36个月）、易换料、易运维、采用数智化技术，运维人数最小化，运维管理集约化，变更标准化、维护保养4S化等；五是开展多功能应用技术研发：供热、制冷、海水淡化、制氢技术以及风、光、荷、储耦合技术；六是开展近零排放和废物最小化配置：近零排放和等离子熔融处理放射性废物科研。

加强国际国内合作，增强国际话语权。瞄准国际国内两个市场，打造小堆产业联盟，凝聚成员企业在市场、技术、制造、人才等方面的资源和力量，打好关键核心技术攻关战，打造小堆强有力的产业链和供应链，为小堆的未来批量化推广注入生命力和创造力。深度参与IAEA"核能发展协同和标准化"倡议，参与相关文件的起草和编写，在小堆技术推广上争取更多的国际话语权，助力我国小堆"走出去”。

推出具有中国特色的小堆用户需求手册。小堆的国际目标客户应聚焦中小型国家，针对性加大研发力度和市场开发力度，结合中国工程实践尽快推出具有中国特色的小堆用户需求手册，在国际上发出中国声音，为国际上有需求的国家带来中国的解决方案。

加大"一带一路"等国际市场的宣传展示，锚定"走出去”目标。在“双龙出海”的背景下，玲龙为各种用户提供了可行性选择，更易引起中小国家的青睐，利用好小堆示范建设效应，进一步做好国际市场开拓的策划和推进。

加快谋划小堆专业化运营平台。形成具有标准化、集约化、专业化特征的有竞争力的服务体系，实现“小业主+专业化运行公司”模式（只限于小堆厂址），借助海南自贸港的政策优势，探索小堆技术从海南出海的模式，将海南核电有限公司打造成小堆“走出去”的依托单位。

总之，应紧抓世界能源格局深度调整的契机，把中核集团在小堆技术上的先发优势转化成市场生产力，结合"一带一路"倡议以及海南自贸港建设的政策优势，提升战略认识和路径规划，加强设计优化、迭代的组织和投入，尽快推出认可度高、经济性高、运维简单、安全可靠、可批量化、标准化建设运营的多功能模块化小堆，针对目标市场加大市场开发力度，做大做优做强海外产业，助力中核集团打造国际一流企业。