改進型氣冷堆核電廠

改進型氣冷堆核電廠即第二代核能發電機組。世界上第二代核電廠的建設形成了幾個主要的核電廠類型,他們是壓水堆核電廠,沸水堆核電廠,重水堆(CANDU)核電廠,氣冷堆核電廠,以及壓力管式石墨水冷堆核電廠。建成441座核電廠,最大的單機組功率做到150萬千瓦,總的運行業績達到上萬個堆年。

簡介

改進型氣冷堆核電廠即第二代核能發電機組。世界上第二代核電廠的建設形成了幾個主要的核電廠類型,他們是壓水堆核電廠,沸水堆核電廠,重水堆(CANDU)核電廠,氣冷堆核電廠,以及壓力管式石墨水冷堆核電廠。建成441座核電廠,最大的單機組功率做到150萬千瓦,總的運行業績達到上萬個堆年。

概況

第二代核能發電是商用核電廠大發展的時期,從上世紀60年代中期到90年代末,即使目前在興建的核電廠,還大多屬於第二代的核能發電機組。前後形成兩次核電廠建設高潮,一次是在美國輕水堆核電廠的經濟性得到驗證之後,另一次是在1973年世界第一次石油危機後,使得各國將核電作為解決能源問題的有力措施。

第二代核電廠的建設形成了幾個主要的核電廠類型,他們是壓水堆核電廠,沸水堆核電廠,重水堆(CANDU)核電廠,氣冷堆核電廠,以及壓力管式石墨水冷堆核電廠。建成441座核電廠,最大的單機組功率做到150萬千瓦,總的運行業績達到上萬個堆年。期間僅出現過兩次較大的事故,即三里島核電廠事故和車諾比核電廠事故。

氣冷堆核電廠由於其建造費用和發電成本競爭不過輕水堆核電廠,上世紀70年代末已停止興建。石墨水冷堆核電廠由於其安全性能存在較大缺陷,車諾比核電廠事故以後,不再興建。

從上世紀80年代開始,世界核電進入一個緩慢的發展時期,除亞洲國家外,核電建設的規模都比較小。造成這種局面的原因主要有:①1979年世界發生了第二次石油危機,各國經濟發展的速度迅速減緩;同時大規模的節能措施和產業結構調整,使得電力需求的增長率大幅度降低,1980年僅增長1.7%,1982年為負增長-2.3%,1983年以前美國共取消了108台核電機組及幾十台火電機組的契約。②兩次核電廠事故對世界核電的發展產生重大影響,公眾接受問題成為核電發展的主要關注點,一些歐洲國家如瑞士義大利奧地利瑞典德國等相繼暫停發展核電;同時嚴格的審批程式,以及為預防事故所採取的提高安全的措施,使核電廠的建設工期拖長,投資增加,導致核電的經濟競爭力下降,特別是投資風險的不確定性,阻礙了核電的進一步發展。

特點

中國第二代壓水堆改進型機組特點

我國核電技術的引進是從引進法國機組開始的。法國百萬千瓦級核電技術的原型是美國西屋公司標準312堆型,通過改進批量化建設發展成為標準化的CPY技術。為了提高法國核電的出口競爭力,法瑪通公司在CPY的基礎上形成了安全性和經濟性較好的M310堆型。大亞灣核電站引進的就是這種新型的M310堆型,同時我國開展了百萬千瓦級大型商用核電技術的消化、吸收和創新工作。

嶺澳一期核電站大亞灣核電站為參考電站,維持熱功率和其它主要運行參數不變,結合經驗反饋和核安全技術發展要求,通過37項技術改進,進一步提高了電站安全水平和技術經濟性能,總體性能達到了國際同類型在役核電站的先進水平。

在建的嶺澳二期核電站在大亞灣和嶺澳一期核電站的技術基礎上,根據運行經驗反饋和參考法國同類機組批量改造計畫,進行了多項技術改進,其中重大改進有15項。嶺澳二期工程按“自主設計、部件採購”模式實施。

CRP-1000方案是最近由中廣核集團推出的,它以嶺澳一期和嶺澳二期為參考基礎,為進一步滿足新版安全法規的要求,相應採納了一些新技術。在後續項目中,CRP-1000方案仍將結合經驗反饋,陸續採用新技術,使其安全性和經濟性進一步提高。應該說,CRP-1000是目前國內安全可靠性、成熟性、經濟性等各方面有一定競爭力的核電技術方案。是我國可以在“十一五”和“十二五”期間進行建設的百萬千瓦級“二代加”改進核電技術方案。遼寧紅沿河核電站項目將採用CPR-1000技術方案。

CRP-1000擬採用的主要新技術有:

①為了滿足新安全法規、導則的要求,進一步套用的新技術。

②在嶺澳二期基礎上進一步完善數位化儀控技術。

③事故處理規程由事故定向轉為狀態定向。

④採用半速汽輪發電機組。原大亞灣與嶺澳一期均採用全速汽輪機組,現採用半速汽輪發電機組可具有以下優點:

提高機組效率,繼而提升電價競爭力;

半速機組的供貨商選擇範圍較大,可以形成多家廠商競爭的局面。

⑤首爐堆芯即採用18個月換料方案。原來大亞灣與嶺澳一期的堆芯換料為12個月,換料時間改為18個月後,可減少換料大修次數,降低大修成本,並可提高電站可利用率,增加發電量。

⑥反應堆壓力容器設計壽命為60年。原來法國(包括美國)的反應堆壓力容器設計壽命均為40年,提高到60年後對核電站總的經濟效益有很大提高。

⑦堆坑注水技術:有利於防止或延遲RPV熔穿;防止堆芯熔融物與混凝土反應,防止安全殼底板熔穿等。

⑧主迴路套用LBB設計理念。

⑨工程建設採用可視化進度控制。

⑩採用三維輔助設計。

核電站工作原理

核電廠用的燃料是鈾。用鈾製成的核燃料在“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量熱能,再用處於高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發生器內產生蒸汽,蒸汽推動汽輪機帶著發電機一起鏇轉,電就源源不斷地產生出來,並通過電網送到四面八方。

世界上目前建造核電站情況

核電自50年代中期問世以來,目前已取得長足的發展。到1999年中期,世界上共有436座發電用核反應堆在運行,總裝機容量為350676兆瓦。正在建造的發電反應堆有30座,總裝機容量為21642兆瓦。

目前世界上有33個國家和地區有核電廠發電,核發電量占世界總發電量的17%,其中有十幾個國國家和地區核電發電量超過各種的總發電量的四分之一,有的國家超過70%。據資料估計,到2005年核電廠裝機容量將達到388567兆瓦。

安全措施

為了確保壓水反應堆核電廠的安全,從設計上採取了所能想到的最嚴密的縱深防禦措施。

四重屏障:
為防止放射性物質外逸設定了四道屏障:
1.裂變產生的放射性物質90%滯留於燃料芯塊中;
2.密封的燃料包殼;
3.堅固的壓力容器和密閉的迴路系統;
4.能承受內壓的安全殼。

多重保護:
在出現可能危及設備和人身的情況時,
1.進行正常停堆;
2.因任何原因未能正常停堆時,控制棒自動落入堆內,實行自動緊急停堆;
3.如任何原因控制棒未能插入,高濃度硼酸水自動噴入堆內,實現自動緊急停堆。

管理措施

核電廠有著嚴密的質量保證體系,對選址、設計、建造、調試和運行等各個階段的每一項具體活動都有單項的質量保證大綱。

另外,還實行內部和外部監查制度,監督檢查質量保證大綱的實施情況和是否起到應有的作用。另外對參加核電廠工作的人員的選擇、培訓、考核和任命有著嚴格的規定。領取操縱員執照,然後才能上崗,還要進行定期考核,不合格者將被取消上崗資格。

10.核電廠發生自然災害時,它能安全停閉

在核電廠設計中,始終把安全放在第一位,在設計上考慮了當地可能出現的最嚴重的地震、海嘯、熱帶風暴、洪水等自然災害,即使發生了最嚴重的自然災害,反應堆也能安全停閉,不會對當地居民和自然環境造成危害。

在核電廠設計中甚至還考慮了廠區附近的堤壩坍塌、飛機附毀、交通事故和化工廠事故之類的事件,例如一架噴氣式飛機在廠區上空墜毀,而且碰巧落到反應堆建築物上,設計要求這時反應堆還是安全的。

縱深防禦措施

核電站的設計、建造和運行,採用了縱深防禦的原則,從設備上和措施上提供多層次的重疊保護,確保放射性物質能有效地包容起來不發生泄漏。縱深防禦包括以下五道防線:

第一道防線:精心設計,精心施工,確保核電站的設備精良。有嚴格的質量保證系統,建立周密的程式,嚴格的制度和必要的監督,加強對核電站工作人員的教育和培訓,使人人關心安全,人人注意安全,防止發生故障。
第二道防線:加強運行管理和監督,及時正確處理不正常情況,排除故障。
第三道防線:設計提供的多層次的安全系統和保護系統,防止設備故障和人為差錯釀成事故。
第四道防線:啟用核電站安全系統,加強事故中的電站管理,防止事故擴大。
第五道防線:廠內外應急回響計畫,努力減輕事故對居民的影響。有了以上互相依賴相互支持的各道防線,核電站是非常安全的。

國家標準

核電站廢物嚴格遵照國家標準,對人民生活不會產生有害影響

核電廠的三廢治理設施與主體工程同時設計,同時施工,同時投產,其原則是儘量回收,把排放量減至最小,核電廠的固體廢物完全不向環境排放,放射性液體廢物轉化為固體也不排放;像工作人員淋浴水、洗滌水之類的低放射性廢水經過處理、檢測合格後排放;氣體廢物經過滯留衰變和吸附,過濾後向高空排放。

核電廠廢物排放嚴格遵照國家標準,而實際排放的放射性物質的量遠低於標準規定的允許值。所以,核電廠不會對給人生活和工農業生產帶來有害的影響。

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