[科普知识]国际核能发电历史沿革

2012年12月11日11:13 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
关键词: 非能动 熔融物 反应堆冷却剂系统 安全余量 1975年 轴密封 1980年 1983年 LBB 慢化剂

CRP-1000拟采用的主要新技术有:

①为了满足新安全法规、导则的要求,进一步应用的新技术。

②在岭澳二期基础上进一步完善数字化仪控技术。

③事故处理规程由事故定向转为状态定向。

④采用半速汽轮发电机组。原大亚湾与岭澳一期均采用全速汽轮机组,现采用半速汽轮发电机组可具有以下优点:

提高机组效率,继而提升电价竞争力;

半速机组的供货商选择范围较大,可以形成多家厂商竞争的局面。

⑤首炉堆芯即采用18个月换料方案。原来大亚湾与岭澳一期的堆芯换料为12个月,换料时间改为18个月后,可减少换料大修次数,降低大修成本,并可提高电站可利用率,增加发电量。⑥反应堆压力容器设计寿命为60年。原来法国(包括美国)的反应堆压力容器设计寿命均为40年,提高到60年后对核电站总的经济效益有很大提高。

⑦堆坑注水技术:有利于防止或延迟RPV熔穿;防止堆芯熔融物与混凝土反应,防止安全壳底板熔穿等。

⑧主回路应用LBB设计理念。

⑨工程建设采用可视化进度控制。

⑩采用三维辅助设计。

3、第三代核能发电机组

(1)背景

从九十年代开始人们逐渐加大了对化学燃料发电引起的环境污染,特别是对温室效应引起的全球变暖的关注,使得核能发电重新提上仪事日程。同时,各核工业发达国家从80年代末到90年代初陆续开始积极为核电的复苏而努力,着手制订以更安全、更经济为目标的设计标准规范,理顺核电厂的安全审批程序。其中,美国率先制订了先进轻水堆核电厂的电力公司要求文件(URD),西欧国家相继制订了欧洲电力公司要求文件(EUR)。为了进一步提高核电厂的安全性,严重事故的预防和缓解,就成为新一代核电技术开发的核心。如果计算到1986年切尔诺贝利事故时为止,世界商用核电厂累计约4000堆·年的运行历史,其间发生过两次严重事故,发生概率达到5×10-4/堆·年。这说明,严重事故发生概率虽然低,但并不是不可能发生的;同时亦说明,单纯考虑设计基准事故,不考虑严重事故的预防和缓解,不足以确保工作人员、公众和环境的安全。美国最早开展严重事故的研究,1975年WASH-1400报告首次将概率安全分析技术应用到核电厂,提出了以事件发生频率为依据的事故分类方法。WASH-1400报告首次指出,核电厂风险主要并非来自设计基准事故,而是导致堆芯熔化的严重事故。WASH-1400还首次建立了安全壳失效模式和放射性物质释放模式。在这种背景下,一些发达国家的核电设备供应商利用自己的技术储备和经验积累,开始开发符合《电力公司要求文件》要求的,具备严重事故预防和缓解措施的先进轻水堆核电厂。同时在提高核电厂的经济性方面亦采取了一系列措施,主要有提高单堆容量,降低单位造价;加深燃耗,延长换料周期,缩短停堆换料时间,提高核电厂的可利用率;延长核电厂的寿命至60年;以及采用模块化设计,缩短建造周期等。

(2)第三代核电机组的设计原则和特点

第三代核电机组的设计原则,是在采用第二代核电机组已积累的技术储备和运行经验的基础上,针对其不足之处,进一步采用经过开发验证是可行的新技术,以显著改善其安全性和经济性,满足URD文件或EUR文件和IAEA新建议法规的要求;同时,应能在2010年前进行商用核电站的建造。

统观各国已提出的设计方案,有下列特点:

①在安全性上,满足URD文件的要求,主要是:

堆芯熔化事故概率≤1.0 X 10-5堆·年;

大量放射性释放到环境的事故概率≤1.0 X 10-6堆·年;

应有预防和缓解严重事故的设施。

核燃料热工安全余量≥15%。

②在经济性上,要求能与联合循环的天然气电厂相竞争;

机组可利用率≥87%;

设计寿命为60年;

建设周期不大于54个月。

③采用非能动安全系统

即利用物质的重力,流体的对流,扩散等天然原理,设计不需要专设动力源驱动的安全系统,以适应在应急情况下冷却和带走堆芯余热的需要。这样,既使系统简化,设备减少,又提高了安全度和经济性。这是革新型的重大改进,是代表核安全发展方向的。

④单机容量进一步大型化

研究和工程建造经验表明,轻水堆核电站的单位千瓦比投资是随单机容量(千瓦数)的加大而减少的(在单机容量为150万-170万千瓦前均如此)。因此,欧洲法马通、德国电站联盟联合设计的EPR机组的电功率为160万-170万千瓦,日本三菱提出的NP-21型压水堆核电机组的电功率为170万千瓦,俄罗斯也正在设计单机电功率为150万千瓦的WWER型第三代核电机组,美国西屋公司和燃烧公司也在原单机容量为65万千瓦的AP-600型的基础上改进,设计出单机电功率为110-120万千瓦的AP-1000型机组。

⑤采用整体数字化控制系统

国外近年来新建成投产的核电机组,如法国的N4、英国的Sizewell、捷克的Temelin、日本的ABWR均采用了数字化仪控系统。经验证明,采用数字化仪表控制系统可显著提高可靠性,改善人因工程,避免误操作。世界各国核电设计和机组供应商提出的第三代核电机组无一例外地均采用整体数字化仪表控制系统。

⑥施工建设模块化以缩短工期

核电建设工期的长短对其经济性有显著影响。因此,新的核电机组从设计开始就考虑如何缩短工期。有效办法之一就是改变传统的把单项设备逐一运往工地安装方式,向模块化方向发展:以设计标准化和设备制造模块化的方式尽可能在制造厂内(条件较工地好)组装好,减少现场施工量以缩短工期。美国和日本联合建设的ABWR机组已成功地采用了这种技术。美国AP-1000也将采用模块化设计、建造技术,据称其工期可缩短为48个月。
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