模块式小型反应堆研发现状及前景分析

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1、模块式小型反应堆研发现状及前景分析熊厚华XIONGHou-hua；杜继富DUJi-fu；曾正魁ZENGZheng-kui；陈志远CHENZhi-yuan（湖北科技学院核科学与技术学院，咸宁437100）（InstituteofNuclearScienceandTechnology，HubeiUniversityofScienceandTechnology，Xianning437100，China）摘要：目前的核电站大多数为装机容量较大的反应堆，有些甚至达到了175万千瓦的单机容量，大型堆核电站一次性投入成本高、建造周期长，且难以适应小型电网的

2、需求，而小型反应堆恰好可以解决这一问题，全球掀起了模块式小型核电机组的开发热潮。文章主要介绍了模块式小型反应堆的研发现状、用途，并分析了小型堆与常规堆的优劣势及其发展前景。Abstract:Atpresent,mostofthecurrentnuclearpoecanupto1750MW的高温气冷堆核电站示范工程落户于山东石岛湾，于2012年12月9日正式开工建设，成为我国第一个有工程实践的小堆项目。2小型堆的优势劣势分析2.1小堆的优势与大型反应堆相比，小型堆具有独特的优势，主要有以下四方面：①缩短建造周期，降低建造成本。因小堆实现模块化建

3、造，这些模块可在工厂中批量生产，相对于现场施工和组装而言，建造成本大幅下降，建造周期大大缩短。一般预计首批机组的施工周期在3年左右，后续机组建设周期一般为2年。②建造模式可以是多期单机组或多期双机组。一般在前期建设时给后续机组留有充分的物理分隔，以便可以在前期机组运行的同时进行后续机组的建设。这样的建造模式可以使得若干个单模块、总功率相同的厂址面积同等功率的单机组厂址相当或更小。③融资难度降低，相对大型核电站而言，小堆建设在项目初期，无需筹集庞大的资金，当前期建成发电时，发电利润将为后续建设提供资金保障。④实现按需建造。较大的国家可以根据自身

4、需求选择建设小型模块机组，而一些小国或郊区、偏远地方则只能建设小堆，因为其电网可能由于太小而无法承受1000兆瓦以上的单台机组。2.2小堆的劣势小堆虽然有诸多优势，但这些优势也不是绝对的，也存在其发展劣势，主要包括四个方面：①建造成本未必降低。与汽车、智能或类似小型装置相比，反应堆的单位千瓦材料成本可能随着尺寸的下降而增加，这是因为反应堆规模小了后，堆芯的体积热释率小了，单位功率的系统设备设备费、燃料费、操纵员培训费、人员管理费、审评费及后处理费等等都可能增加。②建造周期未必缩短。由于各种原因导致后续小堆项目未按原计划进行，其整体的建设周期可

5、能就不占优势了。③审批方面的新问题。由于目前各国的法律法规、核电项目审评程序等都主要是针对大型核电站的，发展小堆就必须为小堆制造设施制定新的审批和检查程序，包括对核安全设备的检查、试验。④乏燃料管理问题。小堆的乏燃料更复杂，这是因为小堆乏燃料分布在在更多的场址中，其管理可能更复杂，需要投入的资金也更大。目前的乏燃料管理技术主要是针对轻水堆。而有的小堆建在地下，这可能使小堆退役更为复杂。3小型堆的发展前景分析3.1各机构对小堆前景预测国际原子能机构曾对小型堆的发展进行过预测，估计在2030年全球将建设43~96座小型堆。国际著名的美国法维翰调查

6、咨询公司曾预测，到2030年全球将有1800余万千瓦的模块式小型堆在运行。美国芝加哥大学等国际研究机构预测，到2050年，模块式小型堆将占核电总装机容量的25%。美国全球核能竞争力顾问委员会表明，美国在2030年后市场对小型反应堆的需求将超过500座。各机构研究均表明小型反应堆在未来几十年有很大的发展空间及前景。3.2各国对小堆需求分析由于不同国家的国情不同，对小型堆应用的领域和目标也有所不同。对发展中国家而言，由于其经济实力发展相对较弱、电网容量较小，大型核电建设较适合少数经济发达的大国。而小型堆由于其建设周期短、运行相对简单安全、一次性投

7、入少的特点，适合发展中国家电力需求。①中国对小堆需求。我国内陆很多地区、特别是边远山区，受到地理位置、交通、冷却水源、电网容量和融资能力等条件的限制，大型核电站的建设受到很大的限制，而小型堆一来可以克服这些不利因素，二来可以满足小电网发电需求。城市供热是我国目前比较重要的能源需求问题，开发利用小型堆“以核代煤”的发展策略迫在眉睫，利用供热堆是解决二氧化碳污染及缓解雾霾的重要举措。我国是世界上水资源比较缺乏的国家之一，用小型堆进行海水淡化是比较可行的途径，这方面的关键攻克后小堆在这方面的需求会急剧增加。②美国对小堆需求。美国之所以投入大量人力、

8、物力、财力致力于小型堆的研发，正是因为看到了世界小型堆的乐观发展前景及美国本土的极大需求，美国小堆的需求主要是用于取代逐渐退役的化石燃料电厂以及美国一百多座面对着退