[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

AP600和AP1000的设计已通过美国核监管委员会的审评。

ii）EPR欧洲压水堆核电厂是通过对现有技术较为成熟的压水堆加以改进。基本上仍然沿用能动的安全系统，增加其冗余度；降低燃料棒的线功率密度，提高安全余量；加大单机组容量，电功率达到1500-1600MWe，以降低单位功率造价；并采取相应的严重事故预防和缓解措施，其特点如下：

简化冗余的安全系统结构。安全系统采用n+2的概念，4系列的安注系统，安全壳内设置硼化水储存水箱，余热派出系统与低压安注系统组合在一起。双层安全壳。内层为金属衬里预应力钢筋混凝土安全壳，外层为钢筋混凝土安全壳，两层之间设有过泸排放系统，以防止安全壳超压，并保护环境。限制严重事故后果的设计。在稳压器顶部设有专门的卸压阀，其卸压能力可保证一次侧快速减压至5bar,以防止严重事故情况下高压熔堆。堆芯熔融物扩散及捕集，用以在堆芯熔融物在压力容器外扩展时，收集熔融物，并转运至熔融物冷却区（堆芯捕集器），其下部有循环冷却水通道，用以保护核岛基础底板；换料水箱中的水靠重力注入熔融物，使其冷却固定。安全壳内装有氢复合器，以便在任何时候使氢的平均浓度保持在10%以下，从而避免发生氢爆的危险。第一座EPR核电厂已在芬兰奥尔基洛托（Olkiluoto 3）建造，原计划在2009年春季进入调试，现整个计划已推迟。
　　　　iii）APWR和APWR+（USAPWR）是日本三菱公司与美国西屋公司合作开发的新一代压水堆核电厂。APWR同样是通过对现有四环路压水堆核电厂进行优化改进，采用257个17×17的燃料组件，电功率为1530MWe，其主要特点如下：四个系列专设安全系统。APWR将应急堆芯冷却系统和安全壳喷淋系统均设计成4×50%的机械系列，并将出水管线直接注入压力容器。换料水池设置在安全壳内；安注箱经优化设计，将加大注水范围，以满足早期迅速大量注入冷却水，尽早再淹没堆芯；及至堆芯再淹没后，以较小流量长期注水使堆芯冷却下来。
　　　　APWR准备在敦贺3、4建造。
　　　　APWR+是在APWR基础上进行改进，将燃料组件有效长度从3.7米增加到4.3米，核电厂的电功率增加到1750MWe,换料周期为24个月，可利用率的目标为95%。与APWR相比，APWR+有下列特点：将堆芯核仪表改成从反应堆上部插入方式，取消下部仪表管座。安全系统的特点是利用蒸汽发生器二次侧卸压，以导出衰变热；同时使得系统压力可以快速下降，减少一次侧的失水。由于一次侧压力在堆芯有水覆盖的情况下，降到低压安注泵接入压力，因此可以取消高压安注泵。此外，在大破口失水事故时，一回路系统被低压安注泵注入的大量水淹没，破口出来的蒸汽被回路淹没水凝结，其结果有可能导致取消安全壳喷淋系统。鉴于换料水池位于安全壳运转层上，即使低压安注泵实效，换料水池的水亦能依靠重力非能动地流入堆芯。安全壳通风系统的冷却水源采用多样化设计，以提高其可靠性。在主蒸汽管道破裂时，为了保证堆芯硼酸的注入，硼酸注入箱利用减压沸腾原理维持硼注入箱压力，非能动地注入堆芯。
　　　　APWR+预计2007年报美国核监管委员会审批。
　　　　iv）APR1400是在韩国标准两回路压水堆核电厂（KSNP）的基础上发展起来的，电功率1450MWe，韩国标准核电厂的原型设计是《系统80》，APR1400则相当于《系统80+》安全注入系统采用4系列反应堆直接注入方式；并通过安装在安注箱内的流量调节设备,在发生失水事故时，调节安注流量，有效地利用冷却水。采用安全壳内设置换料水池，将稳压器排放管路连接到换料水池，以及非能动氢复合器，熔融物堆内滞留及堆外冷却等缓解严重事故措施。韩国计划在2010年后兴建四座APR1400。
　　　　v）IRIS堆型即“国际创新保安反应堆”（International Reactor Innovative and secure）,是由美国、英国、日本、意大利等的工业界，研究院所和高等院校共同推出的一种模块式一体化压水反应堆，其特点是将反应堆堆芯和蒸汽发生器、主泵等一并放置于一个压力容器内，这些设备之间没有管道联接，从而消灭了传统压水堆由于主管道破裂而发生“失水事故”的可能，再加上它设有高度非能动热输出能力的安全系统，又有能耐严重事故下压力值的压力容器和球形安全壳，因而使大量放射性释放环境几乎不可能，可能不需厂外应急。堆芯核燃料一次装料可连续运行4年乃至8年而不需换料，这就有利于防止核扩散，且高放射性废物量也大大减少。这些实际上已在相当程度上符合第四代核电机组的要求，故有的专家认为，IRIS堆可以说是属于第四代的，或是介于第三代与第四代之间的。　　由于一体化，整个核蒸汽供应系统均在一个压力容器内，故可以在设备制造厂内把它作为一个模块制造完成后运往工地安装，以缩短工期。但由于压力容器不能过大，每个模块的功率也受限不能大，一般电功率只300MW左右,故其经济性如何,还是问题。这种创新型的反应堆必有一系列的技术难点需要解决，故有必要建原型堆考验后，才能商用建造。

②先进沸水堆核电厂