國(guó)際小堆的發(fā)展政策與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

李海鈺 毛啟文

中電投電力工程有限公司

國(guó)際小堆的發(fā)展政策與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

李海鈺 毛啟文

中電投電力工程有限公司

小型模塊化壓水堆逐漸成為核能發(fā)展的新熱點(diǎn)。本文對(duì)國(guó)際典型小堆發(fā)展政策與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行了追蹤分析，以期能為小堆更好發(fā)展提供一些參考。

小堆；模塊化；發(fā)展政策；開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

引言：

近年來(lái)，隨著公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，火電發(fā)展受到進(jìn)一步約束。但新能源發(fā)電的規(guī)模及能源密度仍受到很多專(zhuān)家的質(zhì)疑，核能仍是不可忽視的一個(gè)未來(lái)供能途徑。小型堆以其布置靈活、用途廣泛、投資較低等特點(diǎn)越來(lái)越多的進(jìn)入人們的視野，并逐步成為核能發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。下面我們對(duì)國(guó)際小堆的發(fā)展政策及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的追蹤分析。

1、國(guó)際小堆的發(fā)展形勢(shì)

國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)將機(jī)組發(fā)電功率小于300MWe的核反應(yīng)堆機(jī)組定義為小型核反應(yīng)堆(簡(jiǎn)稱(chēng)小堆)。IAEA認(rèn)為小堆在安全性、經(jīng)濟(jì)性、核不擴(kuò)散能力以及應(yīng)用性等方面，具有較大優(yōu)勢(shì)。因此IAEA鼓勵(lì)世界各國(guó)發(fā)展和利用安全、可靠、經(jīng)濟(jì)上可行的中小型反應(yīng)堆并樂(lè)觀地認(rèn)為，面對(duì)國(guó)際上對(duì)核能的需求趨向多樣化，小堆在設(shè)計(jì)上的革新和理念上的先進(jìn)將為小堆在全球能源市場(chǎng)打開(kāi)一片廣闊天地。

2、美國(guó)小堆的發(fā)展政策及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

美國(guó)政府承諾核電在未來(lái)能源中仍將占有一定的地位。其能源部計(jì)劃總共投資4.5億美元，用于資助其國(guó)內(nèi)的兩個(gè)進(jìn)小堆開(kāi)發(fā)并計(jì)劃申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)許可證的公司。美國(guó)由于科研機(jī)構(gòu)較多，核能技術(shù)發(fā)展也呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)。

GmP： Generation mPower LLC(簡(jiǎn)稱(chēng)“GmP公司”)正在進(jìn)行一種小型模塊化堆的開(kāi)發(fā)，電功率180MWe，命名為mPower小堆。該公司也是美國(guó)第一個(gè)獲得美國(guó)能源部專(zhuān)項(xiàng)資金資助的小堆公司。該公司已完成了這種堆型的概念設(shè)計(jì)。

NuScale[4]：NuScale Power， LLC開(kāi)發(fā)的小型反應(yīng)堆也命名為NuScale，單模塊電功率45MWe的堆型，全面采用非能動(dòng)的換能設(shè)計(jì)理念，堆芯應(yīng)急冷卻無(wú)需外部用水，全廠無(wú)需設(shè)置應(yīng)急電源或柴油發(fā)電機(jī)。

WestingHouse(西屋)：美國(guó)西屋公司一種W-SMR小堆的設(shè)計(jì)，電功率225MWe，在傳統(tǒng)成熟的堆芯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上引入了一體化理念，其堆內(nèi)上升傘管及上升直管依靠自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)共同作用促進(jìn)冷卻劑的流動(dòng)。正常運(yùn)行情況下反應(yīng)性控制無(wú)需調(diào)硼。

3、俄羅斯小堆的發(fā)展政策及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

俄羅斯總理梅德韋杰夫表示核技術(shù)已經(jīng)與生活中的方方面面聯(lián)系在一起：“經(jīng)濟(jì)、電力工業(yè)、太空探索、航空航天、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、復(fù)合材料與信息產(chǎn)品”，成為俄羅斯的主導(dǎo)技術(shù)之一。2012年7月18日，俄羅斯國(guó)家原子能公司簽訂了一份諒解備忘錄，決定由兩家企業(yè)聯(lián)合成立一個(gè)工作組，通過(guò)該工作組專(zhuān)門(mén)研究雙方在核電領(lǐng)域的合作。

OKBM公司主要針對(duì)一體化船用堆，已經(jīng)成功研發(fā)了40MWe電功率的KLT-40s反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆是一個(gè)浮動(dòng)式輕水堆。AKME是俄羅斯國(guó)家原子能公司旗下技術(shù)公司，其推出了一種快中子反應(yīng)堆SVBR-100，電功率100MWe，采用鉛-鉍合金作為冷卻劑，蒸氣發(fā)生器在堆芯全部處于鉛-鉍池內(nèi)，具有固有安全性。堆芯換料周期為7-8年。

4、韓國(guó)小堆發(fā)展政策及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

雖然韓國(guó)核電工業(yè)起步較晚，但是發(fā)展勢(shì)頭迅猛?！按罅ν七M(jìn)核電出口”是韓國(guó)前總統(tǒng)李明博執(zhí)政期間的政府目標(biāo)之一。韓國(guó)目前有23臺(tái)核電機(jī)組運(yùn)行，占總發(fā)電量的40%，有20多家企業(yè)參與核電開(kāi)發(fā)。樸槿惠就職后，繼續(xù)推動(dòng)核電發(fā)展，計(jì)劃在未來(lái)在國(guó)內(nèi)新建11座反應(yīng)堆。韓國(guó)原子能研究院(KAERI)研發(fā)的100MWe電功率SMART堆型，已經(jīng)于2012年7月獲得韓國(guó)核安全與安保委員會(huì)頒發(fā)的設(shè)計(jì)許可。該反應(yīng)堆熱功率達(dá)到330Mwt，主要用于海水淡化。換料周期3年。韓國(guó)目前正計(jì)劃在印度尼西亞建設(shè)一座SMART反應(yīng)堆。

5、日本核電政策以及小堆政策

日本在福島核電站事故之后，國(guó)內(nèi)民眾反核強(qiáng)烈，使得日本近幾年在核電建設(shè)方面沒(méi)有進(jìn)展，日本原子能規(guī)制委員會(huì)近日公布針對(duì)日本國(guó)內(nèi)核電站的安全目標(biāo)，計(jì)劃將核電站出現(xiàn)大量放射物泄露的特大核事故的發(fā)生幾率控制在“百萬(wàn)年一遇”的水平。日本原子能研究所(JAERI)未停止在核電領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)，JAERI正在開(kāi)發(fā)MRX堆，這是一種一體化壓水堆，擁有30MWe電功率。并將探索發(fā)展微小堆(VSR)。JAERI在已有高溫試驗(yàn)堆(HTTR)的基礎(chǔ)上，還在開(kāi)發(fā)300MWe電功率的高溫氣冷堆GTHTR，它使用改進(jìn)的HTTR燃料元件，由四個(gè)模塊組成。

6、法國(guó)總體核電政策、小堆政策

法國(guó)正處于“能源過(guò)渡”重要時(shí)期，其總體能源趨勢(shì)為在不否定以核能為中心的前提下，逐步減少核能比例，同時(shí)加強(qiáng)新能源開(kāi)發(fā)。法國(guó)原子能委員會(huì)在2009年更名為原子能與替代能源委員會(huì)，這標(biāo)志這法國(guó)核電政策的轉(zhuǎn)變。法國(guó)國(guó)有船舶制造企業(yè)(DCNS)于2011年1月20日公布了Flexblue小堆概念。EDF和阿海琺將與DCNS三家企業(yè)和法國(guó)原子能委員會(huì)啟動(dòng)了下一階段設(shè)計(jì)工作。阿?，m為Flexblue概念提供300MWe左右的適用設(shè)計(jì)。

7、阿根廷總體核電政策、小堆政策

阿根廷政府為國(guó)內(nèi)核反應(yīng)堆堆提供3.5億美元的政府資助，用于延長(zhǎng)阿圖查1號(hào)反應(yīng)堆運(yùn)營(yíng)壽命。阿根廷國(guó)家原子能委員會(huì)(CNEA)和INVAP公司開(kāi)發(fā)的CAREM小型核電反應(yīng)堆是25MWe模塊化壓水堆，計(jì)劃將在Formosa建設(shè)首臺(tái)示范堆。目前已經(jīng)進(jìn)入設(shè)計(jì)評(píng)審階段。

8、印度總體核電政策、小堆政策

印度擁有蓬勃發(fā)展的核電計(jì)劃，印度計(jì)劃到2020年達(dá)到14600MWe的核電能力。目前煤炭為印度提供了半數(shù)以上的電力，但印度礦物燃料短缺，這也將推動(dòng)政府對(duì)核電的投資。目前印度計(jì)劃在2016年底新建包括3#、4#Kakrapar重水堆與7#、8#Rajasthan重水堆等7臺(tái)機(jī)組，屆時(shí)將提升印度5300MWe的機(jī)組容量。印度核電公司(NPCIL)：在掌握大型堆的基礎(chǔ)之上，NPCIL目前已經(jīng)建成有150MWe的沸水堆，在未來(lái)將開(kāi)發(fā)200MWe的重水堆Tarapur。

9、結(jié)語(yǔ)

鑒于核能源的特殊性，尤其是福島事故之后民眾的對(duì)核安全的關(guān)注點(diǎn)又一次聚集，這使得核電發(fā)展的要求也進(jìn)一步被提高。從上邊的追蹤可以看出，很多國(guó)家都投入了大量經(jīng)費(fèi)進(jìn)行新型四代堆的研發(fā)[1]。而革新型四代堆的開(kāi)發(fā)有可能在初期的科研投入高成本之后立即迎來(lái)科技成熟后的成本空降，從而實(shí)現(xiàn)收益與環(huán)何等的雙贏。

[1] 劉志銘，丁亮波.世界小型核電反應(yīng)堆現(xiàn)狀及發(fā)展概況[J].國(guó)際電力，2005，(6).

[2] 曲靜原，張琳，等.小型堆研發(fā)及核應(yīng)急準(zhǔn)備進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報(bào)，2013，(31).

[3] 周平原.全球小型模塊式反應(yīng)堆(SMR)最近進(jìn)展[R].北京：中電投集團(tuán)，2012.

李海鈺(1983-)，男，陜西，工程師，碩士，主要從事堆芯核設(shè)計(jì)及燃料管理工作。