设为首页
 收藏本站
2024年6月18日 星期二
全球80多种小堆PK,谁能胜出?
所属分类:技术前沿
来源:中国核工业
作者:伍浩松 孟雨晨
更新日期:2023-05-12

全球主要核工业国家目前将模块化小堆技术视为未来核工业发展的一个重要技术制高点,大力支持本国企业开展相关技术研发,迄今已推出80多种小堆设计。

美国积极推动小堆在民用和国防领域的应用,准备完成5种小堆的首堆建设。俄罗斯已建成全球首座小堆电厂,启动小型铅冷快堆首堆建设,正在稳步推进另外3座小堆核电厂建设。加拿大、法国和英国计划在2030年前建成首堆。我国目前也正大力推进小堆技术发展,石岛湾高温气冷堆示范工程双堆已实现满功率运行,“玲龙一号”首堆已开工建设。

美国已推出超20种小堆设计

1.美国 

美国已推出超过20种小堆设计,包括轻水堆、高温气冷堆、钠冷快堆、熔盐堆、热管堆等多种堆型。纽斯凯尔电力公司的5万千瓦版小型压水堆设计已通过美国核管会的设计认证,获得设计合格证。该公司已在5万千瓦版基础上推出7.7万千瓦版,于2023年初向核管会提交设计认证申请,并计划于2029年建成首堆。美国能源部宣布在“先进反应堆示范计划”下为10种小堆研发提供资助,其中X能源公司Xe-100(8万千瓦高温气冷堆)和泰拉能源公司Natrium(34.5万千瓦钠冷快堆)已明确首堆厂址,并将在2028年底前建成。在国防领域,美国国防部计划建设两座微堆:2024年在爱达荷国家实验室建成一座移动式微堆,2027年在艾尔森空军基地建成一座固定式微堆。

2.俄罗斯

俄罗斯国家原子能集团公司已推出约20种小堆设计,包括压水堆、高温气冷堆和快堆。由两座3.5万千瓦小型压水堆KLT-40S组成的俄首座浮动式核电站已于2020年投运。30万千瓦小型铅冷快堆BREST-OD-300首堆2021年启动建设,拟于2026年建成。俄原子能集团还在为满足远东地区能源需求稳步推进另外3座小堆核电站建设,包括两座陆基核电站和一座浮动式核电站。两座陆基核电站分别使用5.5万千瓦小型压水堆RITM-200N和1万千瓦小型压水堆Shelf-M,分别于2028年和2030年并网发电。浮动式核电站将使用另一种5.5万千瓦小型压水堆RITM-200M,拟于2027年建成投运。

3. 其他国家

加拿大已启动两个小堆建设项目。加拿大国家核实验室2019年启动在乔克河建设5000千瓦高温气冷堆MMR的环评工作,计划2026年建成。安大略电力公司计划使用通用电气—日立核能公司30万千瓦小型沸水堆BWRX-300在达灵顿建设一座电厂,2022年向加拿大核安全委员会提交建设许可证申请,并启动厂址准备工作,目标是2028年建成首堆。

法国和英国准备在2030年前建成首堆。法国原子能与替代能源委员会、法国电力公司、法国海军集团公司和原子能技术公司正在合作打造17万千瓦小型压水堆NUWARD,该堆目前处于概念设计阶段。法国总统马克龙在2021年宣布的“法国2030”投资计划中明确指出,将向核能领域投资10亿美元,目标包括2030年建成NUWARD首堆。英国罗尔斯·罗伊斯公司计划2030年前完成47万千瓦小型压水堆首堆建设,目标是2035年建成首批10座。英国核监管机构已启动对罗罗小堆的通用设计审查(GDA)程序。罗罗公司2022年11月宣布,已选定4个用于建设小堆的候选厂址。

阿根廷和韩国小堆研发起步较早。阿根廷2014年正式启动首座小型压水堆CAREM-25建设,但其建设多次陷入停滞。根据阿根廷国家原子能委员会与阿根廷国家核电公司2021年签署的合同,该堆将于2024年建成投运。韩国原子能研究所曾大力开展10万千瓦小型压水堆SMART研究,于2012年获得本国监管机构颁发的设计合格证。由于文在寅政府执行弃核政策,SMART首堆建设被无限期推迟。2022年5月上任的尹锡悦政府致力于取消弃核政策,重启核电发展,并推进小堆技术发展。

小堆商业化仍然面临挑战

小堆拥有三方面的主要优势。一是由于具有小堆芯、使用非能动安全机制以及设计集成等特点,小堆在设计简化方面拥有很大优势。设备和系统数量减少能够直接降低造价,并有助于降低项目返工风险和延期风险。二是采用模块化和工厂制造方法,能够简化核电厂现场建设工作,缩短建设周期,并有利于提高设备制造过程的生产效率、加强质量控制、降低建设风险、引进新制造技术。三是小堆初始投资低、建设周期短,有利于降低投资风险和融资费用。对于准备建设多座小堆的电厂,可随着市场需求的增加而逐渐推进后续小堆的建设,有利于加强对投资风险的管控。

小堆商业化面临五方面挑战。一是技术方面。小堆尤其是许多创新型小堆在技术方面尚存在许多不确定性,还需要开展大量研发和示范工作,各种优势能否转化为经济竞争力还有待实践检验。二是监管体系和法律框架方面。现行国际和国家核监管和法律框架主要基于大型压水堆技术,需要进行必要的修订,以适用于小堆。三是经济性方面。小堆的经济性优势必须通过批量建设才能实现。四是供应链建设方面。小堆的批量发展,需要获得设备制造能力、高丰度低浓铀燃料及其他新型燃料制造能力的支撑。五是公众支持方面。部分小堆开发商试图取消场外应急区,以便能在人口密集区进行建设,这将在获得公众支持方面面临更大的挑战。

小堆在三个方面拥有广阔的市场前景。一是助力能源产业减排。在电力领域,小堆可以取代现有小型燃煤电厂和热电联供厂。在其他领域,小堆可为区域供暖、制氢、海水淡化等设施提供能源,还可满足石化、冶炼等高耗能产业以及海洋、海岛开发的能源需求。二是与间歇性可再生能源形成互补。小堆是一种基荷能源,并适于采用负荷跟踪方式运行,能够弥补风能、太阳能等可再生能源不能连续生产的先天不足。三是拓展核能使用地区。现有核电厂主要为拥有大型电网的地区供电。小堆则可以在没有电网连接的或者仅有小型电网的偏远地区部署,从而使更多地区能够利用核能这一低碳能源。经合组织核能机构在2021年的一份报告中预计,到2035年全球可能建成2100万千瓦小堆装机容量。

相关建议

小堆是全球核能重要发展方向之一。美俄等核工业国家均积极为技术开发商提供政策支持和资金投入,助推小堆商业化,一批小堆将在2030年前建成。我国应在大力推进首堆建设并持续进行技术优化改进的同时,从三方面为未来的推广应用做好准备:一是在首堆建设项目取得成功的基础上,积极加强公众宣传与沟通,促进小堆获得公众的认可和接受;二是识别和消除小堆发展面临的政策性制约原因,包括不断制定和完善适用于小堆技术特点的法规标准;三是着力建设自主安全、多元可控的供应链,为小堆的大规模应用奠定坚实基础。


免费声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处,非本网作品均来自互联网, 转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对真实性负责。

共为您搜索到0条新闻

无匹配数据!