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【题  名】 全球首台AP1000机组带核运行

【出  处】 环境与生活

【日  期】 2018.07.02

【作  者】 /

【关键词】 新闻资讯 科研信息 核电技术 AP1000 核电机组

【正  文】

 
     4月29日,我国首台搭载第三代核电技术AP1000的浙江三门核电厂1号机组,完成了157组全新燃料组件的装载。这标志着历经9年,我国三代核电自主化依托项目AP1000获得各方认可,全球首台AP1000核电机组终于进入带核调试运行阶段。同样搭载AP1000机组的山东海阳核电厂一期工程(1号、2号机组)也完成了装料前的准备工作。AP1000机组作为第三代核电技术,其先进之处体现在哪些地方?其安全性对比以前的核电技术有哪些质的提升?前不久《环境与生活》杂志记者采访了三门核电厂和海阳核电厂,对这项技术做了一番了解。
   四“桶”水确保反应堆冷却
   《环境与生活》杂志记者年初曾到访浙江三门核电厂和山东海阳核电厂,这两座核电厂各自规划建设6台百万千瓦级核电机组,其中一期工程各有两台机组(即1号、2号机组)采用美国西屋公司研发的第三代核电技术AP1000。它们是中国自主核电技术AP1000三代核电技术引进消化吸收的标志性项目,承担中国核电自主化的重任。两座核电站在上世纪80年代我国民用核电发展的起步阶段,就被确定为优选厂址。
   第三代核电技术AP1000的发电原理、基本格局,与目前成熟的第二代压水堆核电厂其实是一个套路,即利用核燃料的能量“烧水发电”:核电厂有两套独立的冷却水循环回路,核燃料在反应堆内触发核裂变链式反应,产生大量热能,把一回路的水“烧”到高温高压状态,在主泵的驱动下进入蒸汽发生器中的U型管,通过管壁传热,把二回路的冷水加热成蒸汽。这样一回路水就变凉了,被主泵送回反应堆再次加热,开始下一次循环;二回路的蒸汽则推动汽轮机与发电机旋转,产生电能。一回路设备和部件所在的厂房叫核岛,二回路所在厂房叫常规岛。
   既然发电套路都差不多,作为新一代核电技术的AP1000究竟好在哪儿呢?第三代核电技术相比第二代的重要革新,就是预防和缓解严重事故的能力大大加强。核燃料特殊之处在于反应堆即使停止运行,它也不能像其他燃料一样熄火后就渐渐冷却。核燃料中放射性物质的衰变,足以让反应堆在很长一段时间内“不忘初心”地持续发挥余热,叫做“衰变热”。假如发生全厂断电情况,燃料棒和冷却水就无法循环换热,此时的反应堆压力容器就好比一口装着水持续加热又不开阀泄气的高压锅。
   为避免堆芯因不断升温而熔毁,继而引发核事故,AP1000机组设计了4套应急水源装置来确保反应堆的冷却,分别是两个容积均为70.8立方米的堆芯补水箱,用于较长时间内向堆芯注入较大的水流量;两个容积均为56.6立方米的安全注射箱,用于在几分钟内为堆芯快速、大量注水;一个容积为2092立方米的内置换料水箱,用于细水长流地冷却堆芯;两个位于核岛厂房顶部的安全壳冷却水箱,总容积近2900吨,用来喷淋下方的钢制安全壳(类似锅盖),从而为壳内降温减压。
   事故应急3天不用人
   记者在参观时了解到,除安全壳冷却水箱外,其他3套水源均含有不同浓度的硼元素,可吸收中子降低核反应速度。这4处冷却水源的位置都比它们要冷却的部位高,而且整套安全系统不靠电力或其他外界能源驱动,完全利用重力和压力差等天然物理规律实现自动补水,在事故后的72小时内,不需要任何人为干预就能确保反应堆和整座核电厂的安全,所以叫“非能动安全系统”,这一点至关重要。
   西屋公司对AP1000的设计理念主张“做减法”。虽然现役的第二代或第二代改进型机组也可以实现同样的安全功能,但只能走“加法”路线:一套安全系统不够就再加第二套,还不够再加第三套。当然,加上去的仍然是能动的安全系统,需要有电或者其他能源维持它的功能。
   在参观两座核电厂的过程中,记者了解到,AP1000的阀门、泵、管道和电缆这4类构件的总量,比第二代或第二代改进型机组分别减少了50%、36%、83%和70%,可以有效减少设备的损坏率和故障率,对于缩短核电厂建设周期、减少维修项目和确保长期可靠性都是有利的。
   极端事故也要保证主控室
   记者还参观了三门核电厂的模拟主控室和海阳核电厂1号机组的主控室。主控室是核电机组的“最强大脑”,核电站运行操作的每一个指令都是从主控室里发出,决定着核电机组的每一个零部件运行状态。
   主控室位于核岛厂房内。和参观核电厂主厂区其他地方一样,记者要在参观申请得到许可后,经过一系列安检,并由工作人员陪同、授权后才能进去。
   主控室内的工作台上摆着一排电脑,十几块大屏幕高挂在墙上,显示着各种复杂的数据、图表和符号。进门需要套上鞋套,并且禁止拍照。核电厂操纵员就是在这里确保核电厂稳定运行和应急安全的。操纵员被誉为管理主控室这个“最强大脑的黄金人”。

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