為了滿足對(duì)小型堆的需求,西方企業(yè)正在積極開展小型反應(yīng)堆的研發(fā)工作,并不斷取得階段性成果。2011年1月下旬至2月中旬這不到一個(gè)月的時(shí)間里,就有1家法國公司和2家美國公司分別公布了正在研發(fā)的3種小型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)。
法國國有船舶制造企業(yè)(DCNS)
法國國有船舶制造企業(yè)于2011年1月20日公布了Flexblue小型核電站概念。與DCNS在過去40年中為法國海軍開發(fā)的潛艇用反應(yīng)堆類似,F(xiàn)lexblue呈圓柱形,長100米,直徑12~15米,電功率為50~250MWe。這種反應(yīng)堆可安裝在距離電力需求中心(例如城市、工業(yè)基地或偏遠(yuǎn)地區(qū))數(shù)公里以外60~100米深的海底,生產(chǎn)的電力可通過深海電纜輸送。這種概念消除了對(duì)土木工程的需求,在換料和大修時(shí)反應(yīng)堆可浮出水面,返回造船廠。
DCNS表示,這種反應(yīng)堆概念的研發(fā)工作已經(jīng)進(jìn)行了兩年。法國電力公司(EDF)和阿?,m集團(tuán)(Areva)均對(duì)Flexblue的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)表示出濃厚的興趣。這三家企業(yè)和法國原子能與替代能源委員會(huì)(CEA)目前正在啟動(dòng)為期兩年的下一階段研究工作。研究內(nèi)容包括:①技術(shù)與生產(chǎn)方案,②市場(chǎng)潛力,③Flexblue與其他發(fā)電方式的競(jìng)爭(zhēng)力比較,④防核擴(kuò)散問題,⑤海底電站的安全與安保問題。
阿海琺集團(tuán)以K15海軍動(dòng)力裝置(150MW)為基礎(chǔ)開發(fā)的NP-300反應(yīng)堆可為Flexblue概念提供300MWe左右的適用設(shè)計(jì)。
美國霍爾臺(tái)克公司(HOLTEC)
美國霍爾臺(tái)克公司2011年2月初宣布,已完成了一種小型地下模塊式反應(yīng)堆的原理驗(yàn)證工作。這種小型堆全稱是霍爾臺(tái)克固有安全模塊式地下反應(yīng)堆-140,簡稱HI-SMUR140。
霍爾臺(tái)克公司表示,這種反應(yīng)堆的“每個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都是非能動(dòng)的”。更準(zhǔn)確地說,這種設(shè)計(jì)采用的是重力誘導(dǎo)流動(dòng)原理,因此無需冷卻劑泵。它在停堆時(shí)不需要廠外電源,因此具有“固有安全”特性。
由于采用了模塊化設(shè)計(jì),這種反應(yīng)堆幾乎可以完全在工廠制造,然后運(yùn)往可以容納單座或多座反應(yīng)堆的廠區(qū)并安裝于地下。廠區(qū)的建設(shè)工作將僅限于反應(yīng)堆外殼結(jié)構(gòu)、配電站、儀表與控制系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)施。預(yù)計(jì)這種反應(yīng)堆的施工周期為24個(gè)月。
霍爾臺(tái)克公司表示,開發(fā)計(jì)劃已獲得足夠的資金,可以開展詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析、許可證申請(qǐng)以及將這種設(shè)計(jì)推進(jìn)到建設(shè)前階段所需的其他工作。該公司表示,將在全球范圍內(nèi)為這種設(shè)計(jì)尋找頂尖的核技術(shù)與系統(tǒng)供應(yīng)商,以便為HI-SMUR計(jì)劃提供支持。
霍爾臺(tái)克公司還表示,最近已將HI-SMUR的開發(fā)計(jì)劃移交給其新成立的一家子公司,即SMR有限公司。根據(jù)目前的日程,這家子公司將在2012年年底前向美國核管會(huì)(NRC)提交HI-SMUR140的設(shè)計(jì)認(rèn)證申請(qǐng)。
美國西屋公司(Westinghouse)
美國西屋公司2011年2月中旬對(duì)外公布了一種200MWe的小型模塊堆設(shè)計(jì),并稱正在努力使這種設(shè)計(jì)加入美國能源部(DOE)的小型反應(yīng)堆示范計(jì)劃。
這是一種一體化壓水堆,所有一回路部件均位于反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)部。它將在工廠制造,然后通過鐵路運(yùn)至安裝地點(diǎn)?;谖魑莨驹贏P1000研發(fā)工作中獲得的經(jīng)驗(yàn),這種小型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)也采用了非能動(dòng)安全系統(tǒng)與部件。
這種反應(yīng)堆的堆芯和壓力容器內(nèi)部構(gòu)件均來自AP1000設(shè)計(jì)。堆芯采用了AP1000使用的17×17燃料組件布置方案,只是燃料組件的長度有所縮短。壓力容器內(nèi)部構(gòu)件是對(duì)AP1000相應(yīng)構(gòu)件進(jìn)行修改后形成的,可以為控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供良好的支撐。反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)使用臥式軸流密封電動(dòng)泵來驅(qū)動(dòng)冷卻劑。緊湊的汽輪發(fā)電機(jī)和穩(wěn)壓器被整合進(jìn)反應(yīng)堆壓力容器封頭中。
西屋公司將這種設(shè)計(jì)稱為“能源史上的又一座里程碑”,并表示它正在積極開展各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,以便能使這種設(shè)計(jì)加入能源部即將開展的小型反應(yīng)堆計(jì)劃。
2010年5月,美國能源部部長朱棣文宣布將為包括小型反應(yīng)堆在內(nèi)的第四代反應(yīng)堆的研發(fā)提供2000萬美元資金。在2011年的預(yù)算申請(qǐng)中,能源部為小型模塊堆專項(xiàng)計(jì)劃申請(qǐng)了3900萬美元,在2012年的預(yù)算申請(qǐng)中,能源部為該專項(xiàng)計(jì)劃申請(qǐng)了6700萬美元。
另外,美國能源部和美國Hyperion電力公司(HGP)于2010年9月達(dá)成一項(xiàng)諒解備忘錄,將在小型堆技術(shù)和政策等一系列問題上開展合作。Hyperion電力公司正在研發(fā)一種名為“Hyperion發(fā)電模塊”(HPM)的小型堆,而且已經(jīng)與薩凡納河國家實(shí)驗(yàn)室達(dá)成協(xié)議,將在薩凡納河場(chǎng)區(qū)建設(shè)這種70MWt(25MWe)反應(yīng)堆的示范堆。(本文由中國核科技信息與經(jīng)濟(jì)研究院伍浩松供稿)