国际先进核电堆型发展趋势
作者:古龙 2009-07-04语际翻译公司 转载请注明https://www.scientrans.com
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为使核电厂的安全性和经济性都有所提高,使核电具有更易被接受,国际核能界提出先进核电厂应具有:简单性(总体构型的简化、系统的简化)、设计裕量、人为因素、安全(核电厂安全的3个保护层次、事故预防)、设计基准和安全裕量、管理稳定性、标准化、成熟技术、可维护性、可建造性、质量保证、经济性、预防人为破坏、环境友好。未来选择的核电厂必须尽可能包括先进核电厂的全部要求或特征。而ABWR、AP600/AP1000、EPR、System 80+、CANDU、SWR 1000、ESBWR、IRIS、PBMR、GT—MHR都属于先进核电堆型。
先进沸水堆
先进沸水堆(ABWR)是在世界范围内沸水堆(BWR)设计和多年运行经验的基础上发展起来的第3代先进堆型,它基本符合国际上通行的核安全管理规定,基本满足美国用户要求文件(URD)对第3代先进轻水堆安全性、先进性、可靠性和经济性的要求。ABWR也是一个完成了全部工程设计、并且有实际建造和运行经验的反应堆。
早在1978年美国GE公司就开始了先进型BWR(ABWR)的研发,并与瑞典的Asea原子能公司、意大利的Ansaldo公司以及日本的日立和东芝公司一起成立了“改进工程设计队(AET)”共同开发ABWR。AET综合了美国、欧洲和日本在BWR方面优点和成熟经验,考虑了最新的汽机、燃料、电子等方面的技术,完成了ABWR的概念设计。在AET工作的基础上,GE、日本和东芝通力合作,于1985年完成了ABWR的基本设计。1987年,日本东京电力公司(TEPCO)选择GE、日立和东芝组成的国际联合体设计并建造Kashiwazaki—Kariwa核电厂的2台ABWR机组(6号机组K 6和7号机组K7)。1987年GE向美国核管当局(NRC)提出ABWR标准设计许可证申请;1991年,K6/K7获得日本核安全当局的建造许可;1994年ABWR得到NRC的最终设计批准(FDA);1997年,ABWR获得美国NRC标准设计证书,完成了全部设计鉴定并取得了许可证。K6和K7分别于1996年和1997年投入商业运行,预计寿期60年,建造费用约2 000美元/kW,发电成本约为7美分/(kWh)。还有更多的ABWR也正在申请建造。将来的ABWR机组的建造费用预计为1700美元/kW。ABWR采用成熟的常规核燃料,建造工期已在日本得到证明,但在经济竞争性方面存在着某些不确定性。
AP600和AP1000
美国电力研究院所(EPRI)于1985年发起了“先进轻水堆发展计划”项目,得到美国能源部(DOE)和美国NRC支持,包括西屋公司在内的核电厂营运单位、核蒸汽供应系统供应商、工程建造公司共同参与,目的在于推出完全基于成熟技术和经验、无需建造模式堆、结构更简单、造价降低、安全性更好、运行可利用率高、电价低、寿命长、更易于建造和操作的新一代核电站。西屋公司的AP600就是在这个背景下开发出来的。AP600的研发工作是在1985年开始的,1989年完成其概念设计,1998年9月获得NRC的最终设计批准(FDA),1999年12月获得NRC的设计许可证,该设计许可证的有效期为15年。在AP600的开发中,西屋公司投入了大量设计与计算的人力,并做了大量的实体试验,完成了12000多份设计文件,并召开过众多听证与答辩会。
欧洲压水堆
EPR(欧洲压水堆)是法国和德国的核工业界在N4和KONVOI基础上联合开发的新一代压水堆。法国通过法马通(Framatome)与德国西门子(Siemens)于1989年签订了EPR开发合作协议,1991年法国电力公司和德国的一些电力公司决定参与EPR的开发工作。法马通和西门子现在已经合资成立法马通先进核能公司。EPR的设计工作从1991年开始,1994年完成概念设计,1998年完成基本设计。2000年3月,法国常设项目组在德国专家参与下完成了EPR基本设计的评审工作,并于2000年11月向法国核安全当局递交了EPR详细技术导则,目前正在做补充设计。
System 80+压水堆
System80+是一种功率为1350MWe的2环路压水堆,由ABB-CE公司(现在已与西屋公司合并)在System 80的基础上设计开发。与System 80相比,System 80+设计简化,安全性、可靠性、可维修性均有明显改进和提高,成本降低,符合先进轻水堆URD要求,并在1997年获得NRC的认证。System 80+的一个重要特性是它能用钚燃料运行,这为处理从核弹头上拆下来的武器级钚提供了一个非常有用的手段。基于System 80+设计的核电站已经在韩国建造,但西屋公司目前没有将其推向其它市场的计划。
重水堆
自1962年加拿大建成世界第1台CANDU堆型(重水堆)的示范核电站NPD(20MWe),经过大约40年的发展,2001年底全世界共建成CANDU堆型机组4l座。CANDU堆型核电站实际上是一种特殊的压水堆核电站,与PWR堆型核电站很相似。两者的差异在于反应堆本体,尤其是堆芯部分,而核蒸汽供应系统的主要设备和常规岛的汽轮机发电机组等设备基本上是类似的,相关技术基础也是基本相同的。根据统计,按价格计算,CANDU和PWR核电站约有75%以上的设备基本上是相同的。
沸水堆(SWR 1000)
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