世界首个！淘宝52亿元卖核反应堆？中国商用小型核反应堆遥遥领先？（组图）

淘宝上卖52亿元的核反应堆？中国这款世界首个陆上商用小型核反应堆哪里遥遥领先了？

最近这不是要“双11”了嘛，淘宝上居然出现了一个售价52亿元的“玲龙一号”的核反应堆！淘宝的卖家什么时候能这么野了？

军武菌这点进去一看，原来掌柜是国资小新，一同上架的直-20、“太行110”重型燃气轮机、高水头大容量冲击式水电机组等一系列重器。

看来还是国家队会玩啊，那么这个“玲龙一号”商用小型化核反应堆到底是个什么东西呢？

什么是商用小型核反应堆

众所周知，核电站的核心就是反应堆，它可以把核燃料核裂变产生的能量，稳定可控地输出并转化为热能，然后再进一步转化为电能等，而顾名思义，小型核反应堆（small modular nuclear reactors，SMRs）就是功率更小的核反应堆。

一般来说，传统核电站反应堆功率都是大于1000兆瓦的，根据国际原子能机构（IAEA）给出的定义，小型核反应堆是电功率在300兆瓦以下的反应堆。

现在不都讲究plus版嘛，难道功率大还不好？为啥还要专门搞出来个功率小的核反应堆呢？就是因为小型核反应堆实在是太香了，堪称“超级充电宝”！

目前全球各地运行中的核电站以第二代和第三代压水堆为主，核电站发电其实跟火电站基本原理一样，都是靠烧开水用水蒸气带动汽轮机转动变成机械能，汽轮机再带动发电机组运行转化为电能。

国外比较典型的大堆是法国M310和美国的AP1000，这些的压水堆一回路系统就包含压力容器、蒸汽发生器、冷却系统等，采用分散型布置所需空间的直径45米，大概三个标准篮球场。

而小堆虽然跟大堆一样采用了压水堆技术，采用了相同的冷却剂和燃料组件形式，而小型化也就意味着体积小、占地面积小，投资小，更易于建造和安装，也更灵活。

而且现代化设计的小堆还有一体化和模块化的特点，打个比方来说，传统的大堆就像台式电脑，需要主机、显示器、键盘、鼠标等组件，还需要各种线路和插口把它们连在一起，不但占据大量空间，而且相对容易出现线路问题，甚至导致核泄漏。

咱们熟知的“华龙一号”反应堆在建造时，压力容器和蒸汽发生器就要分别安装，还要在现场焊接主管道。

▲中国“华龙一号”反应堆

而小堆则像一台集成在电脑内部的笔记本电脑，通过一体化设计和模块化建造，把显示器、主机、键盘都集成到了一起。

像“玲龙一号”的反应堆冷却剂系统完全集成到了压力容器内，直径是大型堆的1/6只有大约7米，不需要主管道的连接，小巧灵活安全可靠完全可以更靠近用户。

而且由于采用了模块化设计，主要设备组件可以实现标准化、批量化生产，从生产车间直接运送到工地进行组装使用，能极大地缩短了建设时间，降低了经济成本。

再者说，这小堆造出来也不像大堆一样只是为了发电，造小堆最主要的目的就是要实现核能的多用途。由于小堆的功率和体积更小，所以可以适配更多的应用场景，当电厂这种传统技能就不必多讲。

小堆能同时提供电力和高温高压蒸汽，它配置灵活，无须场外电源保障，非常适合孤岛运行，所以不但能在陆地上取代传统火电发电厂，也可以用来给城市供暖，还能用在海水淡化和海洋开发能源供给上。

此外，小堆也更安全，由于小堆采用非能动的堆芯冷却系统和余热冷却系统。因为功率小，小堆完全依靠空气自然对流，就能将热量从堆芯导入钢制安全壳内，然后从安全壳导入大气这一最终热阱。

而且小堆的辐射应急计划区范围在300米左右，而大堆一般是10公里，小堆完全可以建在离城市、离人口密集区，更近的地方，与多用途的应用场景相契合。

商用核反应堆小型化有多难

虽说小堆在理论上优势多多，但研发起来却是困难重重。

时至今日，核能源经过近70年的发展，虽然提出了各种概念，做过了很多实验，但到目前为止，从核电站到核潜艇、核航母仍然以传统的轻水反应堆为主流，反应堆小型化的难度是非常大的。

▲从顶部拍摄的俄罗斯667BDRM型潜艇VM-4SG型反应堆。图片源自俄“红星”电视台

因为如果仅仅把体积做小，那并不困难，像把空气直接加热喷射出去的“冥王星”核动力巡航导弹，还有用核弹爆炸驱动飞行的“猎户座”飞船，它们的核动力装置都不大。

但问题是这样的小型化核能源对地球环境非常不友好，不宜在大气层内使用，所以小型核动力容易，但要兼顾安全、清洁、经济、可靠就难多了。

▲“冥王星”核动力巡航导弹

要知道核反应堆在运行时会产生巨大的热量，需要有效地控制温度来确保系统正常运转。对于小堆来讲，由于体积较小，相对表面积较大，导致散热不足的问题更加突出，对冷却系统是一个相当大的考验。

而且小堆需要使用耐高温、抗辐射材料来承受高温和辐射的影响，这些材料需要具有良好的机械性能和化学稳定性，并且需要耐受剧烈变化的温度和压力，要想制造这种使用条件极其苛刻的材料，也是一个很大的难题。

此外，小堆通常需要更高的燃料浓度和反应速率，这也就意味着安全装置要承受更大的压力，也更容易受到外界干扰，这就需要更紧密的监控和控制，以及额外的安全措施来以避免事故发生。

再说了，现在世界上都是大堆，小堆的研发和建设成本相对较高，而且规模较小，尤其是这种投入商用的小堆，必须在经济性上能跟大堆有得一拼，所以就需要在经济方面进行深度的设计和优化，以确保其竞争力和可行性。

像美国是世界上最早发展核电技术的国家之一，并且掌握核反应堆小型化，国内的核电规模占比也非常高。

跟美国相比，中国核电起步晚得多，并且还一度依赖于美国的技术，用于核反应堆的C型密封环，中国就需要从美国手中引进，一个就高达300万，而且还需要做到定期更换，等于是给美国送钱。

2000年的时候，美国牵头法国、日本、英国等核电发达国家成立Gen-IV（第四代）国际论坛，其目标是在2030年左右向市场推出第四代核反应堆，他们唯独把中国排除在外。

然而，中国速度却让他们的如意算盘落了空。主流的小堆可供选择的一共有六种技术方案，这六种方案在反应堆运行温度和冷却方法上各不相同。

中国自行研发成功并投入使用的第四代核反应堆技术却有两种，一种是高温气冷球床反应堆，其特点是用气体（通常是氦气）作为冷却剂，使得它可以操作在更高的温度范围内，而且不需要使用液态冷却剂，从而实现更高的效率，并且不存在水冷反应堆一样的液体冷却剂泄漏的风险。

▲中国石岛湾高温气冷堆

另一种就是“玲龙一号”这样的钍基熔盐堆，它是利用钍基熔盐作为冷却剂和燃料溶解剂，在高温下保持液态，可以很好地解决气冷反应堆的热安全问题。

而且钍基熔盐的导热能力比水高，并具有很高的自稳定性，可以在核反应堆出现故障时自动切断核反应，可以说该反应堆是目前已知的技术理论背景下，最完美的能源方案。

中国如何搭建“玲龙一号”？

其实，早在2003年，中国核动力研究设计院就开始以海水淡化、核能供热等需求为目标，探索研究核能的综合利用了，当时主要是完成了概念方案和安全性及经济性评估。

2009年，小堆技术研究进入中核动力设计院核电科研“十二五”规划项目清单，两年后，模块化小堆研发正式启动，项目代号ACP100，别称“玲龙一号”。

▲“玲龙一号”模型

当时，国外有经验的发达国家不带咱们玩，那就只能在没有任何参考的基础上，完全从零开始设计。

就拿素有“核电之肺”之称的蒸汽发生器来说吧，大堆蒸汽发生器高度约21米，而小堆蒸汽发生器高度仅约2米，这是两种完全不同的技术路线。

中核的设计团队针对一体化布置的特点，把蒸汽发生器被设计在了压力容器内部，冷却剂泵和压力容器直连，使冷却系统被集成为一个反应堆模块，不再有传统的冷却剂主管道，这也就成了“玲龙一号”最大的黑科技。

这种革命性的设计从根本上消除了主管道断裂造成冷却剂丧失事故发生的可能，安全性直接上了一个台阶。

还有反应堆压力容器，作为核反应堆中唯一不可更换的主设备，它被喻为核电站的“心脏”，对核电站安全、稳定运行有着至关重要的作用。

为满足小堆多功能集成化的设计需求，小堆压力容器需要采用一体化设计，虽然相对大堆体积虽然变小了，但是功能反而增加了。

“玲龙一号”反应堆压力容器，在常规反应堆压力容器的功能上，还要具有支承主泵、包容蒸汽发生器、消除主管道、堆内分流等额外的功能作用，设计异常复杂。

2016年，“玲龙一号”成为全球首个通过国际原子能机构通用反应堆安全审查的小型堆。这简简单单一句话背后，是无数个日夜的讨论、推翻、重来。

筚路蓝缕，以启山林。十余年的科研攻关，终于开花结果。

2023年7月13日，全球首个陆上商用模块化小堆“玲龙一号”反应堆核心模块完成出厂验收，发运前往海南，8月10日，“玲龙一号”反应堆核心模块正式吊装。

▲“玲龙一号”反应堆核心模块正式吊装（空中筒状结构）

如今，从图纸走进现实的“玲龙一号”发电功率12.5万千瓦，年发电量可达10亿千瓦时，可提供52.6万户家庭生活所需，而且完全可以根据用户需求就近布置，为城镇居民和工业园区“充电”。

▲“玲龙一号”钢制安全壳全部吊装现场

在不远的将来，我们一定会在偏远地区孤网供电供热、海水淡化、石油开采等领域，在远离大陆的岛礁上，甚至在北冰洋上，见到这个“核能移动充电宝”的身影。