今年的五月二十一号,中国自主设计建造的玲龙一号核电站的主控室启动了。
玲龙一号是一款商用模块化小堆技术的核电站。
模块化好理解,不用的时候可以拆解成一块一块的,用的时候像搭积木一样组装起来就可以使用。
说道反应堆,按照一般人的印象,又是堆芯,又是管道,又是锅炉,又是压力容器,一套系统下来,不说建设厂区了,光安装就得非常长的时间,整套设备下来大的难以想象。
而玲龙一号却截然相反,使用了小堆技术,整套装置不仅去掉了烦人的主管道,将本来完全独立的蒸汽发生器和压力容器合二为一,得到了一个小的让人吃惊的反应堆,整套装备直径只有三十米。
就这两项特点,让玲龙一号具备占地面积小,工期快的特点。
设备拉到施工现场,就像搭积木一样,以非常快的速度就可以搭建起来。
以至于科研人员将玲龙一号,叫做移动核能充电宝。
光看这个名字,就知道玲龙一号的厉害之处。
中核集团玲龙一号的总设计师,对玲龙一号做了一个非常形象的比喻,过去的大堆就和家里的台式电脑一样,小堆就是个笔记本,各种设备集中到了一块。
那么今天就围绕的小堆的话题来说一说。
小堆的发展大型的商业化反应堆,在如今的社会中,虽然可以提供非常庞大的电能,但也表现出了很多问题,比如建造时间周期太长,高成本问题等等。
不说社会问题,就说这些成本投入问题,有实力的国家可以负担的起,没有实力的国家知道这是一个好东西,但无力承担它的建造费用。
于是在这种背景下,小型核反应堆就被推了出来。
举例说明:
一般情况下,大型反应堆,平均耗资会在一百亿美元以上,而且需要一块非常大的安全区才能进行安装。
小型反应堆就不一样了,成本只有大型反应堆的十分之一。
小型反应堆以小著称,那么有多小呢?
以核电之肺蒸汽发生器为例,一般的大堆蒸汽发生器的高度大概在二十一米,而小堆的蒸汽发生器高度,却只有两米左右。
而且体积很小,还带来了一个意想不到的效果,可以通过卡车进行运输,这是大型反应堆部件所做不到的事情。
这样的小体格,是直接可以安装在一家工厂内部进行运转。
相比之下,产生的有毒废料要比大型反应堆少很多的,这也是能够安装在工厂内的一个很重要的条件。
什么是小型核反应堆呢?
国际原子能机构给出了定义,三百MWe以下的核反应堆就是小堆,它可以满足一下特殊领域的能源供给。
比如资金有限,电网容量小的国家或者地区;难以容纳大型核电机组的地方(比如海岛);一些电力需求只有微增长的发达国家(比如电力需求只有一百,建大型核电站电力增长是一万,远远超出了实际需求,而小堆技术正好符合需求)
那么小堆技术,是不是近些年来发展出来的技术呢?
不是,其实在上个世纪八十年代后期的时候,国际上就已经有了发展小堆技术的热潮。
这么些年发展下来,小堆技术也有好几个类型,比如重水堆、轻水堆、液态金属堆、熔盐堆,四个大类别。
在1985年的时候,国际原子能机构启动了先进中小型反应堆项目。
到了1991年的时候,才发布了第一份小堆研究报告,在2004年的时候,启动了小堆开发技术。
随后又成立了革新性核反应堆协作研究项目,当时的成员国就有三十个。
所以小堆技术,国际原子能机构起到了很大的推动作用。
到现在小型反应堆,已经经历了半个世纪的发展,全球建造了不少此类反应堆。
比如各种研究性的反应堆,原型反应堆,核潜艇使用的反应堆等等。
在2013年的时候,国际原子能机构进行过一次统计,截止到2013年,全球的中小型反应堆一共有一百三十二座,中型反应堆是一百零六座,小型反应堆是二十六座,总的装机容量达到了六万兆瓦。
在这种推动下,各国也各自发展起来了小堆技术。
比如美国,由能源部通过资助相关项目,来推动小堆技术的发展。
在2021年的时候,美国巴威公司就开始研发起来了小堆技术,后来在2014年的时候,一家电力公司又对该技术进行了改进设计。
这个小堆使用了一体化的技术,单堆的功率达到了一百八十MWe,堆芯使用的是六十九盒短型17×17的燃料组件。
缺点是,每四十八个月就要进行换料,在堆芯中使用了无可溶硼设计,使用控制棒进行反应性控制。
这个堆可以看做是大堆的小型化。
改进以后,这个小堆的换料周期缩短到了二十四个月,主泵被取消,设计简化了不少,并有了紧贴式的安全外壳,安全性能比之前要提高不少。
俄罗斯是最早开展小堆设计应用的国家,早在2006年就确定了两款小堆的堆型设计。
到了2019年的时候,俄罗斯就设计出了一款叫做罗蒙诺索夫院士号浮动核电站,上边装备了两个反应堆。
这是世界上第一个浮动核电站,也是人类首次投入使用的小型模块化核反应堆。
不过它的发电量并不大,只能为一座十万居民的城市提供能源。
韩国发展核电相对来说是比较晚的,但在小型堆的发展中也不甘落后。
目前韩国设计出一台可以用来进行海水淡化兼顾发电的小堆。
电功率达到了一百兆瓦,堆芯热功率达到三百三十兆瓦。
不仅如此,在2015年的时候,韩国预计在沙特建立一座使用该反应堆的小型核电站,造价是十亿美元。
那么中国的呢?进入到二十一世纪,中国的小堆技术的发展可以说是小步快跑。
目前中国的商用模块小型化反应堆,可以说是走在了国际前列。
以玲龙一号为例。
从2003年开始进行技术研发,在2012年的时候,玲龙一号完成了技术设计,2014年标准设计完成。
2016年通过国际原子能机构安全审查,成为世界第一个通过安全审查的小型压水堆设计。
这才算是完成了,玲龙一号的理论程序。
当然任何事情都不可能是一帆风顺的,在2021年的二月,蒸汽发生器进行一次侧水压试验,当时的实验就失败了。
什么是测水压试验呢?
这是检验整体强度、密封性、安全质量的一个实验。
可以说是这是整个制造任务中最为关键的一个环节。
失败之后,利用了四个月的时间解决问题。
直到2021年的七月十三号的时候,玲龙一号作为首个陆上商用模块化小堆,才在海南昌江进行了正式的开工。
玲龙一号是中国继华龙一号的又一次的自主创新的大成果。
华龙一号不说它的能力如何,就说他的安全性,建筑的本身就可以抵挡九级地震,十七级台风,甚至是大型的商用客机撞击外部都不会有任何问题。
讲究的就是高安全性。
如今华龙一号可以说是中国的一张名片走出了国门,不说使用的国家有多少,截止在2018年的时候,潜在的客户国就有二十二个。
那么玲龙一号是华龙一号之后的又一个产品。
2021年开工,2022年全球首堆的钢制安全壳吊装成功。
整个钢制的安全壳下部高度十五米,结构重量是四百五十吨,一共四层,像花瓣一样共三十二瓣。
这是整个反应堆最为重要的安全屏障。
当时吊装的时候,启动了一台三千二百吨的履带式起重机,这可是首次采用这样大吨位的起重机吊装。
走到这里,也预示着玲龙一号经历了十多年的科研,就要迈入到实际应用中去了。
2023年完成全部荷载试验,可以投入使用。
2024年主控室启动。
预计在2026年就可以完全投入运营,到时候每年可以发电十亿千瓦时,南海五十二万家庭,就可以用上玲龙一号发的电。
而且玲龙一号不仅可以发电,它还可以利用核能做很多的事情,比如城市的供热制冷、工业的供汽、海水的淡化、稠油的开采等等。
别看个头小,做的事还特别的多。
当然了个头小,不是说将管道裁减掉,将原本分开的蒸汽发生器装到压力容器内部这么简单。
整个设计可以说是麻雀虽小五脏俱全。
在玲龙一号设计的过程中,一根电缆的长度,放置位置,一个阀门的大小布局,甚至是使用过程中的一堵墙的位置,都在设计团队的反复摸索中一步步的设计出来的。
涉及到专业非常的多,比如材料、工艺焊接、力学分析等等,一个团队集合了众多的专业人士。
所有的环节都经过了大量的计算和非常保守的分析。
这些摸索的过程,前提并不是保障玲龙一号的各种能力,而是首先保障玲龙一号的安全性,然后才能讲其他。
所以玲龙一号的安全性是非常可靠的,完全可以和华龙一号媲美。
直径三十米还小
美国和俄罗斯早已实现核反应堆小型,可以安装在飞机或航母上。我国攻关了这么多年,还是玲珑一号核反应堆,但这个反应堆还是比较大,比较重。所以我国还需加快速度研究小而轻的核应堆,实用化更强。
那么可以设计几个USB接口吗?给手机充电用
直径30米恐怕没有谁能运输吧!
老美才不怕呢、它们有钢铁侠,[得瑟]
军用和民用根本出发点就不一样,安全性和成本也不一样,美国的核动力飞机和苏联的核动力巡航导弹核屏蔽都不怎么考虑,安全性也不高,直接就没装备。
我早就说过,在不久的将来,全民电动车,然后,每一个大型社区都有一座小型核电站,你们信不信?[得瑟]
大型充电宝[鼓掌]
再研发一种长卡车型我核电宝,以后开发月球可随时带上!
福建舰上面的充电宝是不是就是这个东西,电磁弹射动力源
南天门的能源中控?[呲牙笑]
是吗?多少钱,买一台冬天当暖手宝[笑着哭]
军用的铀丰满度95%,民用的铀5%就好了,你现在还着得大吗?
这东西控制不好,会成灾难。
可以做太空飞船
可能概念比较新,技术上说,照着别人还差几条街。
淘宝上有卖