核能“充电宝”来了！这条技术路线，中国最早在全球首次提出

来源：科技日报

科技日报记者 都芃

一周科技热词：微堆

大家好，我是科技日报热词君！

今天我们聊一个画面感很强的词——微堆。

一台核反应堆能有多小？说出来你可能不信：堆芯跟家用冰箱差不多大，加上发电系统也只需要两三个集装箱就能装下，卡车、飞机、轮船都能拉着走。

10月20日，由中国核动力研究设计院和四川能源发展集团联合成立的四川能源核产业有限公司正式揭牌，核心业务就是聚焦先进微型核反应堆的技术研发与产业化，标志着我国微堆技术正式从实验室走向工程化应用的新阶段。

核反应堆，怎么“装”到集装箱里的？

如果只从字面上看，你可能会想，微堆是不是就是把大核电站按比例缩小了？

答案当然是否定的。微堆的小是与生俱来的。

微堆电功率上限通常不超过10兆瓦。相比之下，一座百万千瓦级的常规核电机组，功率是微堆的上百倍。功率小了，需要装进去的核燃料、导出的热量、包容的裂变产物总量都会变少，对应的配套设备数量和体积自然也不是一个量级。

但能把堆芯做到“冰箱级”，靠的可不只是降低功率，而是燃料、冷却剂、安全设计等多个层面一起“减负”。

铀氢锆铅铋微堆技术路线中，燃料用的是铀氢锆燃料，名字太拗口，记不住没关系，你只需要知道，这里面的氢元素充当了慢化剂的作用，这和之前燃料与慢化剂各自独立的设计大不相同，相当于二者从“分居”变成了“同居”，都“住”在了一起，占用的空间自然就少了。

再说冷却剂，其可以通俗理解为核电站中的“热量搬运工”，负责将反应堆的热量安全导出，并输送到需要的地方。

相比传统压水堆核电站采用高压水作为冷却剂，微堆采用的铅铋冷却剂可以在常压下运行，因此可以省去压水堆那套庞大复杂的高压系统，采用更加紧凑的一体化反应堆结构，系统集成度进一步提升。

微堆的小可不是为了“秀身材”，其能带来直接的经济优势。微堆核能系统大幅简化、设备数量显著减少、采用模块化建造和安装，建设周期可缩短至30个月左右，相较于传统核电厂60个月的周期大幅节省建设成本。

不用外界干预，自己“刹车”保安全

东西小了，离人更近了，安全这根弦反而要绷得更紧。微堆的回答很简单：它想失控，物理规律都不答应。

微堆的安全性被称为固有安全性，是“固有安全燃料+固有安全堆型”的双重叠加。

微堆采用的铀氢锆燃料有一个被称为瞬发负反馈效应的特点。极端情况下，当堆芯内的核裂变反应失控，温度开始升高时，燃料里的氢率先不乐意，它会率先发威，通过一系列复杂反应，带着核裂变反应自动往下走，给反应堆“踩刹车”。

与此同时，因为氢就嵌在燃料内部，这种反应在毫秒级别就完成了，远快于任何人类的介入操作，这从物理规律上就杜绝了发生严重事故的可能。

铅铋冷却剂也有讲究，其导热性能优良、事故排热快，还拥有强大的自屏蔽能力，能把放射性物质兜住，极端情况下还可注水冷却形成“铅封”，给反应堆安全又加了道保险。

电网这么发达，这“小家伙”给谁用？

这可能是大家最容易冒出来的疑问：现在电网已经这么发达了，为什么还需要微堆？

热词君先替微堆说句公道话：它不是来跟大电网抢饭碗的。如果把大电网看作能源体系的“主动脉”，微堆就是深入末梢的“毛细血管”，是大电网之外的能源补位者。可以把微堆看作是一个移动的核能“充电宝”：哪儿电网够不着，它就可以放在哪儿。

在海岛和远海平台：拉海缆、建柴油发电，技术难度大不说，成本还高，供应也不稳。微堆往那儿一放，事情就变了：一台2兆瓦级微堆，设计寿命40年以上，装一次燃料能连续供电5到10年，如果有余力，还能接上海水淡化设施生产淡水。这下水和电都有了，再偏远都不怕。

即使在陆地上，微堆也有不少应用场景。对于需要用电的高原荒漠、深山林区，电网架线路成本高、维护难，微堆可以就地建起局部稳定的微电网，为战略腹地的能源安全保驾护航。

全球微堆产业正加速成长

随着全球能源转型提速，分布式清洁用能需求持续增长，以微堆等代表的微型核能产业正从技术验证步入示范落地的关键阶段。当前，全球12个国家已将微型核能纳入国家能源战略，国际原子能机构已识别出127种小堆设计。

“铀氢锆燃料+铅铋冷却”这条技术路线，最早便是中国核动力研究设计院在全球首次提出，我国也是除美国之外全球唯二掌握铀氢锆燃料设计与制造核心技术的国家，具有完备的铀氢锆燃料研制能力，以及开展批量研制和生产的技术基础。

此次成立的新公司瞄准的正是打造集微堆技术研发、项目孵化、产业投资于一体的综合性核能产业平台，并通过市场化运作方式，持续引入社会资本，加速微堆产业化进程。

目前，中国核动力研究设计院已走通铀氢锆燃料设计、制备、非核、辐照考验和工程应用的全流程研发路径；实现铅铋堆关键技术全面突破，为微堆示范工程落地筑牢坚实技术根基。同时，重点培育打造了铅铋堆设备产业生态链，牵引并支持了领域头部持证厂家完成技术研发，为后续工程供货储备了充足后劲。

（图片除标注外均由中国核动力研究设计院提供）