为了满足对小型堆的需求,西方企业正在积极开展小型反应堆的研发工作,并不断取得阶段性成果。2011年1月下旬至2月中旬这不到一个月的时间里,就有1家法国公司和2家美国公司分别公布了正在研发的3种小型反应堆设计。
法国国有船舶制造企业(DCNS)
法国国有船舶制造企业于2011年1月20日公布了Flexblue小型核电站概念。与DCNS在过去40年中为法国海军开发的潜艇用反应堆类似,Flexblue呈圆柱形,长100米,直径12~15米,电功率为50~250MWe。这种反应堆可安装在距离电力需求中心(例如城市、工业基地或偏远地区)数公里以外60~100米深的海底,生产的电力可通过深海电缆输送。这种概念消除了对土木工程的需求,在换料和大修时反应堆可浮出水面,返回造船厂。
DCNS表示,这种反应堆概念的研发工作已经进行了两年。法国电力公司(EDF)和阿海珐集团(Areva)均对Flexblue的模块化和标准化设计表示出浓厚的兴趣。这三家企业和法国原子能与替代能源委员会(CEA)目前正在启动为期两年的下一阶段研究工作。研究内容包括:①技术与生产方案,②市场潜力,③Flexblue与其他发电方式的竞争力比较,④防核扩散问题,⑤海底电站的安全与安保问题。
阿海珐集团以K15海军动力装置(150MW)为基础开发的NP-300反应堆可为Flexblue概念提供300MWe左右的适用设计。
美国霍尔台克公司(HOLTEC)
美国霍尔台克公司2011年2月初宣布,已完成了一种小型地下模块式反应堆的原理验证工作。这种小型堆全称是霍尔台克固有安全模块式地下反应堆-140,简称HI-SMUR140。
霍尔台克公司表示,这种反应堆的“每个运行环节都是非能动的”。更准确地说,这种设计采用的是重力诱导流动原理,因此无需冷却剂泵。它在停堆时不需要厂外电源,因此具有“固有安全”特性。
由于采用了模块化设计,这种反应堆几乎可以完全在工厂制造,然后运往可以容纳单座或多座反应堆的厂区并安装于地下。厂区的建设工作将仅限于反应堆外壳结构、配电站、仪表与控制系统以及其他辅助设施。预计这种反应堆的施工周期为24个月。
霍尔台克公司表示,开发计划已获得足够的资金,可以开展详细设计、分析、许可证申请以及将这种设计推进到建设前阶段所需的其他工作。该公司表示,将在全球范围内为这种设计寻找顶尖的核技术与系统供应商,以便为HI-SMUR计划提供支持。
霍尔台克公司还表示,最近已将HI-SMUR的开发计划移交给其新成立的一家子公司,即SMR有限公司。根据目前的日程,这家子公司将在2012年年底前向美国核管会(NRC)提交HI-SMUR140的设计认证申请。
美国西屋公司(Westinghouse)
美国西屋公司2011年2月中旬对外公布了一种200MWe的小型模块堆设计,并称正在努力使这种设计加入美国能源部(DOE)的小型反应堆示范计划。
这是一种一体化压水堆,所有一回路部件均位于反应堆压力容器内部。它将在工厂制造,然后通过铁路运至安装地点。基于西屋公司在AP1000研发工作中获得的经验,这种小型反应堆设计也采用了非能动安全系统与部件。
这种反应堆的堆芯和压力容器内部构件均来自AP1000设计。堆芯采用了AP1000使用的17×17燃料组件布置方案,只是燃料组件的长度有所缩短。压力容器内部构件是对AP1000相应构件进行修改后形成的,可以为控制棒驱动机构提供良好的支撑。反应堆冷却系统使用卧式轴流密封电动泵来驱动冷却剂。紧凑的汽轮发电机和稳压器被整合进反应堆压力容器封头中。
西屋公司将这种设计称为“能源史上的又一座里程碑”,并表示它正在积极开展各项准备工作,以便能使这种设计加入能源部即将开展的小型反应堆计划。
2010年5月,美国能源部部长朱棣文宣布将为包括小型反应堆在内的第四代反应堆的研发提供2000万美元资金。在2011年的预算申请中,能源部为小型模块堆专项计划申请了3900万美元,在2012年的预算申请中,能源部为该专项计划申请了6700万美元。
另外,美国能源部和美国Hyperion电力公司(HGP)于2010年9月达成一项谅解备忘录,将在小型堆技术和政策等一系列问题上开展合作。Hyperion电力公司正在研发一种名为“Hyperion发电模块”(HPM)的小型堆,而且已经与萨凡纳河国家实验室达成协议,将在萨凡纳河场区建设这种70MWt(25MWe)反应堆的示范堆。(本文由中国核科技信息与经济研究院伍浩松供稿)