模块化小型堆发展情况简述

【摘要】小堆具有安全性高、功率较小、可靠近需求侧、建造周期短、较易融资、适应性强等优点。国内主要核电企业及科研机构均开展了大量的技术攻关和产品研发工作，取得了明显的进展。中核、中广核、清华大学、国电投、中科院、中船重工等单位及研究机构，都开发出各具特色的小堆技术，部分已具备开展工程示范的技术条件。

【关键词】小堆  ACP100  低温供热堆

国际原子能机构（ IAEA ）也提出了积极鼓励研发小型反应堆的倡议，将电功率不超过 300MW 的核电机组定义为小型反应堆。据 IAEA 于 2018 年发布的《小型模块化反应堆技术进展》，国际上共收录了 53 种小堆技术，连同目前正在开发之中的小堆，共有 60 种之多。小堆研发已成为当前核能领域的一个热点，也是核能技术发展的一个重要方向。我国有关政府部门和核能开发单位十分重视小型反应堆的开发工作，将之纳入国家发展规划，并取得了许多有重要影响的技术成果。

小堆具有安全性高、功率较小、可靠近需求侧、建造周期短、较易融资、适应性强等优点。国内主要核电企业及科研机构均开展了大量的技术攻关和产品研发工作，取得了明显的进展。中核、中广核、清华大学、国电投、中科院、中船重工等单位及研究机构，都开发出各具特色的小堆技术，部分已具备开展工程示范的技术条件。

一、ACP100小型模块化压水堆示范项目

ACP100模块化小型堆技术：2009年，中核集团启动了ACP100集团专项，开展多用途模块式小型堆设计研究。在其后的5年研发周期内，ACP100先后开展了方案设计、福岛事故后的方案优化设计及标准设计。随着设计阶段的深入，技术问题逐步暴露并逐一得以解决，所有系统的技术方案、容量及参数全部得以固化。

2015年7月，IAEA对ACP100进行通用设计审查（GRSR），2016年4月为ACP100颁发反应堆安全审查终版报告。ACP100成为世界首个通过IAEA通用设计审查的小堆。

2017年5月25日，应用于ACP100技术的海南昌江小堆科技示范工程获得《国家发展改革委办公厅关于海南昌江多用途小型堆示范工程有关问题的复函》。

2019年8月，海南昌江小堆示范工程项目初步安全分析报告正式获国家核安全局受理，安审工作正式展开。目前，该项目计划于2020年下半年实现FCD，首堆工期58个月。

二、“燕龙”泳池式低温供热堆示范项目

2017年11月8日，中核集团原子能院召开“燕龙”泳池式低温供热堆型号研发设计启动会，正式开始研发设计;2017年11月28日，中核集团正式发布自主研发、可实现区域供热的“燕龙”泳池式低温供热堆;作为泳池式低温供热堆“演示验证-示范工程-商业推广”三步走发展战略的第一步，中核集团在中国原子能科学院启动的供热演示项目——泳池式轻水反应堆（49-2堆）实现安全供热满168小时，为原子能院部分办公楼提供核供热（原子能院区两座办公楼和一座49-2堆厂房，总体供热面积约1万平方米）。

“燕龙”泳池堆技术是中国核工业集团有限公司为响应国家 “打好蓝天保卫战”的号召，基于成熟技术研发的可用于我国北方地区冬季清洁供暖的泳池式低温供热堆。该型反应堆为低温常压水池式反应堆，反应堆燃料置于直径10米，深26米的低温常压水池内，具有很高的固有安全性，适合临近城市建设。泳池堆安全性高，其特有的大容积水池（1800立方米水）设计可确保在最大假设事故下26天不融堆（目前最先进的三代压水堆核电站为3天），为事故响应争取足够时间。

2019年8月23日，中国核能电力股份有限公司与辽源市人民政府签署《共同建设清洁能源供热项目框架协议书》。11月27日至29日，电力规划设计总院针对泳池堆辽源项目召开了初步可行性研究报告评审会。中核集团将进一步加快示范工程的实施步伐。

2016年，中咨公司组织专家对ACP100、NHR-200、ACPR50和CAP200等4种陆上小堆方案进行评估，评估内容涵盖了自主产权、成熟性、安全性、先进性、经济性等5个方面23个技术指标。评估认为，ACP100和NHR-200基本完成科研攻关和试验验证，技术方案成熟度和研发进度国内领先，具备开展工程示范的技术条件。

NHR200技术是由中广核与清华大学合作，共同进行得低温供热堆型机组。中广核在2014-2017年间先后在多处进行选址，最终将低温供热堆示范项目厂址定于河北省邢台市，并于2018年1月在北方地区冬季核能供暖座谈会上得到能源局的支持，目前示范项目正处于两评阶段。

HAPPY200。国家电投集团中央研究院在调研河北、东北的候选厂址后，针对当地居民供热参数与实际需求，形成了具有自主知识产权的微压供热堆HAPPY200技术方案。HAPPY200是微加压闭式回路，双环路布置、低热工参数的供热反应堆。该反应堆系统采用大水池作为常设安全设施，具备非能動安全特性，具有高安全性、高经济型、系统简化成熟等特点，目前，HAPPY200已经基本完成概念设计。

除此之外，中广核集团正在研发ACPR100小堆。国家电投正在研发中国先进非能动小型压水堆CAP150和CAP200。CAP150和CAP200的发电功率分别为150MWe和200MWe，引入了AP1000的非能动安全设计，简化了系统设计。

海上堆开发方面，中核集团正在研发海上模式堆ACP100S和ACP25S。ACP100S是在中核集团多用途模块式小型堆ACP100的基础上，根据船用核动力的特点，经过适应性设计改进，开发出满足三代核电安全标准和海上浮式平台入级规范设计的海洋核动力平台型号ACP100S。该反应堆采用一体化设计，反应堆单堆热功率385MW，单堆最大电功率为125MW，可快速跟踪负荷运行，反应堆设计寿命60年，换料周期24个月。目前，针对中核台海浮动式核能示范项目开展初步设计及可行性研究。

ACP25S反应堆及一回路系统采用分散布置，单堆热功率100MW级，单堆最大电功率30MW，可快速跟踪负荷运行，设计寿命40年，换料周期18个月，满足三代核电安全标准。目前，正针对海上供能开展可行性论证。

2017年，中国核电等五家企业联合投资开发海上核动力浮动平台，推动核动力装置在水面舰船/海上综合利用平台等工程领域的应用。中广核的ACPR50S可用于热电联产和海水淡化，为海岛和沿海地区提供能源供应和应急支持。ACPR50S正在进行初步设计阶段。中船重工集团正在开展HHP25浮动堆设计工作，浮动平台装载两座热功率为100MWt、电功率为25MWe的HHP25小堆。国家电投集团也在积极研发CAP50T/CAP50S等海洋核动力平台技术。

目前，国内开发的小堆主要包括小型压水反应堆、高温气冷堆、小型金属快堆、熔盐堆等技术类型，）小型压水反应堆是目前最成熟、工程可实现性最高的技术也是国内外支持研发的重点。）高温气冷堆具有固有安全性、高温输出等特性，经过多年不断研究，积累了大量经验，我国正在建设示范工程，在进一步提高经济性后，具备规模推广的技术基础。）小型快堆目前主要有钠冷、铅冷和气冷3种类型，均被GIF （第四代核能系统国际论坛）列为最有希望的第四代核 能技术。）熔盐堆也被 GIF 列为最有希望的第四代核能技术，具有独特的技术优势，小型熔盐堆日益受到国际上的广泛关注。目前，国内各大集团均努力开发相应堆型，期待小堆作为一种核技术差异化产品在未来的核能源领域大放异彩。

参考文献：

[1]IAEA Advanced Reactors Information System （ARIS）2018 Edition.

作者简介：王长松，核建高温堆控股有限公司 高级主管工程师。