進步型沸水式反應爐

1: 爐心 3:

進步型沸水式反應爐(ABWR)是一款符合第三代反應器規範的沸水反應爐。目前由GEHitachiNuclearEnergy(GEH)和Toshiba合作生產。如同以往的沸水式反應爐,進步型沸水式反應爐經由核分裂反應加熱水蒸氣,產生的水蒸汽用以推動蒸汽渦輪,再帶動發電機組產生電力。
沸水式反應爐(BWR)是全世界套用的數量第二大[1]的輕水反應爐,由於使用直接循環的設計,可產生較使用間接循環的壓水反應爐(PWR)更多的蒸氣動力。進步型沸水式反應爐可謂沸水式反應爐設計的極致,而且是第三代反應器中,最早發展成熟,擁有從設計到建造等完整經驗的機型。第一部機組於日本建造、使用,於台灣也有機組正在建造中。美國也有部分電廠計畫採用進步型沸水式反應爐。
根據進步型沸水式反應爐的基礎設計,其輸出功率為1350MWe(3926MWth)。

認證與運轉許可

進步型沸水式反應器的最終設計版本於1997年通過美國核能管理委員會的認證,代表其在效能、運轉效率、輸出功率、安全性等各方面皆得到驗證[2]。並於2013年獲得於英國的電廠興建計畫採用[3]。
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設計概觀

進步型沸水式反應爐的壓力容器1:爐心2:控制棒3:內部循環泵4:通往蒸汽渦輪的蒸氣管線5:爐心冷卻水源
進步型沸水式反應爐,可說是沸水反應爐發展的極致,具有相當多的改進、進步。
榖要的改進項目有:
裝設於反應器壓力槽底部的10具內循環泵,免除了原本外置式循環泵,需要的龐大空間與複雜的管路設計,同時達到更好的運轉效能。
改善控制棒之控制機構設計,採用電子訊號搭配液壓系統控制,並且允許使用電動馬達微調控制燃料棒的位置。同時,具備可靠性與備份安全性,於需要緊急停機的狀況發生時,可於2.8秒內關閉反應爐。
使用全數位化的反應爐保護系統,可以全面監控機組運轉狀況,使安全系統的設計更為簡潔、明確。同時具備多重備份系統,確保在出現安全疑慮時能迅速執行緊急停止,並且減少因為錯誤訊息而產生誤動作的機率。
提供全數位化的控制系統,同時保留手動控制系統作為備份用。並且將安全保護相關係統的儀表、控制盤面分開,提供更可靠、有效率的操作界面。
值得一提的是,此控制系統俱有自動執行啟動、關閉程式的能力,可以增加運轉效率、減少人為疏忽。當然這一切還是在操作人員的監視下進行,必要時也可改為手動控制。
在緊急爐心冷卻系統進行了多方面的改進,提供非常高層次的事故、損害預防能力。
具備三組爐心緊急冷卻系統方案,且皆為可獨立運作的系統,確保於發生多重系統失效時,仍能快速冷卻爐心,避免發生爐心事故。
具有18個緊急卸壓閥,其中10個為自動控制的緊急卸壓閥。於異常事件發生,且有必要的情況下,可以快速降低爐心壓力,並搭配爐心注水系統,迅速冷卻爐心。
高壓爐心注水系統可以提高比以往更高的注水壓力
除了三具高可靠性的備用內燃機驅動發電機外,在增加一具燃氣渦輪,即使在電廠全黑狀態,仍然能提供備用電力。
即使在爐心高壓注水系統失效的情況下,仍然有一具蒸汽驅動的注水泵可用以冷卻爐心。同時,除了高可靠性的備用發電機外,尚有充足的備用電池,提供多重備援電力來源。
使用極厚的混凝土底座,能夠承受爐心熔毀時可能一出的高熱物質,將可能的場外損害降至最低。
採用較前一代更加強化的圍阻體與壓力容器,從最內層爐心到外層圍阻體,共有多層特別設計的硬化層。經過特殊設計的蒸汽管道,有助於在發生意外時,讓反應爐產生的蒸汽更容易冷卻還原成液態水,減少容器內壓力過高的可能性。此反應爐的設計可以在加速度達0.3G的地震中安全停機,且可承受風速大於每小時320英里的暴風襲擊。在地震較多的地區,可採用更加強化的基座設計,例如台灣的龍門核能發電廠於設計上可承受任意方向加速度達0.4G的地震。
設計的壽命至少60年。經過簡化的設計也意味著,沒有昂貴的組件需要更換,進而降低總運營成本。

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