中核集團(tuán)正加速開發(fā)ACP100,預(yù)計(jì)2013年年底左右完成設(shè)計(jì)和關(guān)鍵試驗(yàn)研究 我國在建核電項(xiàng)目中,百萬千瓦機(jī)組是主力。眼下,這些大功率機(jī)組正從圖紙走向現(xiàn)實(shí),與此同時(shí),我國小型反應(yīng)堆(以下簡稱“小堆”)的開發(fā)和應(yīng)用序幕已悄然拉開。 7月21日,中核集團(tuán)在湖南省舉行核電小堆知識培訓(xùn)會,湖南六個(gè)地市*及核電辦、湖南省國防科工局、湖南礦冶局等單位參加。小堆在湖南的開發(fā)和推廣邁開*步。今年4月11日,中核集團(tuán)已組建中核新能源公司(小堆公司),組織推廣建設(shè)小堆,以適應(yīng)不同區(qū)域、不同領(lǐng)域?qū)δ茉慈找嬖鲩L的需求。
ACP100首堆項(xiàng)目已確定
對于中核集團(tuán)自主開發(fā)的多用途模塊式小型壓水堆(以下建成“ACP100”),外界給予高度關(guān)注。
據(jù)了解,ACP100于2010年6月成為中核集團(tuán)的重點(diǎn)科技專項(xiàng),計(jì)劃用2.5年左右的時(shí)間完成設(shè)計(jì)和關(guān)鍵試驗(yàn)研究。“目前,即將完成方案設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備開展關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)研究。”中國核動力研究設(shè)計(jì)院羅樹新教授在6月底舉辦的“中日核電安全與技術(shù)研討會”上表示。
與目前在運(yùn)及在建反應(yīng)堆不同,小堆的首堆將以城市采暖供熱為應(yīng)用目標(biāo)。而蘭州很可能成為*個(gè)實(shí)現(xiàn)核能供熱,從而改善大氣污染狀況的城市。
公開信息顯示,2010年底,蘭州市政府與中核集團(tuán)已有多次接觸,當(dāng)時(shí)中核集團(tuán)已專門成立了蘭州核能供熱項(xiàng)目籌建處。而該項(xiàng)目也列入了甘肅省“十二五”規(guī)劃,由中核集團(tuán)中國寶原工貿(mào)公司負(fù)責(zé)建設(shè),擬在蘭州市安寧區(qū)建設(shè)2×310MW核能供熱堆,集中供熱面積1200-1400萬平方米,項(xiàng)目總投資40億元。
截至2010年年底,蘭州低溫核供熱項(xiàng)目基礎(chǔ)資料收集基本完成,大氣污染、地質(zhì)、初選址三個(gè)專題已經(jīng)完成。
今年4月12日,成立不久的小堆公司召開蘭州核能供熱項(xiàng)目*次月度協(xié)調(diào)會,梳理了蘭州市核能供熱工程的進(jìn)展情況、協(xié)調(diào)解決存在的問題并明確工程設(shè)計(jì)、設(shè)備采購、廠址準(zhǔn)備等具體工作。
“開發(fā)這個(gè)堆型的原則是采用現(xiàn)有的成熟技術(shù),包括燃料組件、內(nèi)置蒸汽發(fā)生器、控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)、主泵,這些主要部件都采用中國核動力研究院所掌握的成熟技術(shù)。”羅樹新在上述研討會上表示,“若要盡快把這種堆型推向市場,那么采用的幾項(xiàng)反應(yīng)堆成熟技術(shù)組合成一體化的反應(yīng)堆,進(jìn)而形成模塊式電廠,必須完成包括非能動系統(tǒng)工程驗(yàn)證在內(nèi)的很多試驗(yàn)驗(yàn)證。目前的進(jìn)度安排是今年到明年完成工程初步設(shè)計(jì),具備工程應(yīng)用的條件,至于用戶zui后的工程應(yīng)用,還在進(jìn)一步落實(shí)中。”
安全設(shè)計(jì)是重中之重
據(jù)了解,ACP100具有熱電聯(lián)產(chǎn)、汽電聯(lián)產(chǎn)和海水淡化等功能,它適用于受地理位置、地質(zhì)、氣象、經(jīng)濟(jì)能力和電網(wǎng)容量的限制的國家和地區(qū),是一種高度安全性、良好經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)這一領(lǐng)域的多用途新型核能系統(tǒng)。
據(jù)羅樹新介紹,ACP100的一體化反應(yīng)堆本體、核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)模塊及反應(yīng)堆廠房布置均體現(xiàn)了安全設(shè)計(jì)理念,即提高反應(yīng)堆的固有安全性;采用小型鋼安全殼和大容量的安全水池作為事故的zui終熱阱;采用非能動安全系統(tǒng),不依賴電源實(shí)現(xiàn)冷卻功能;設(shè)置反應(yīng)堆密封廠房作為二次安全殼;充分考慮超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解。
而福島核事故,給設(shè)計(jì)中的ACP100帶來了啟示,即嚴(yán)重氫事故風(fēng)險(xiǎn)問題、zui終熱阱問題、乏燃料儲存安全問題及多堆模塊共用反應(yīng)堆廠房問題,防內(nèi)部和外部水淹問題。對此,中國核動力研究院針對性地進(jìn)行了安全設(shè)計(jì)改進(jìn)。
“可增加一個(gè)直接向廠房外大氣的排放通道,采取過濾和可控的排放。”羅樹新指出給設(shè)計(jì)帶來的啟示。就嚴(yán)重事故可能造成的氫風(fēng)險(xiǎn),他表示,ACP100已經(jīng)有了預(yù)防和緩解該風(fēng)險(xiǎn)的方案,即使用小型抑壓安全殼和大型干式安全殼。
此外,擬在廠房外增設(shè)備用的安全水池,在應(yīng)急情況下,通過重力向廠房內(nèi)安全池補(bǔ)水,以提高zui終熱阱的可靠性。而且,乏燃料儲存設(shè)計(jì)中將考慮情況下結(jié)構(gòu)的完整性和限制水流失的措施,以及在應(yīng)急情況下從廠房外備用水池靠重力向水池補(bǔ)水的能力。
就其他設(shè)計(jì)改進(jìn),羅樹新表示,將對獨(dú)立的安全殼和多模塊共用反應(yīng)堆廠房的核島布置方案做更全面的論證分析,以解決共用反應(yīng)堆廠房問題。在選址、核島廠房布置及工藝房間的布置設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮相應(yīng)的防范措施,解決水淹問題。
小堆應(yīng)用是世界趨勢
原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)將“小型”機(jī)組定義為300MW以下的機(jī)組,而電功率在300MW以上、600MW以下的為中型反應(yīng)堆機(jī)組。中、小型反應(yīng)堆類型有:輕水堆、高溫氣冷堆、液態(tài)金屬反應(yīng)堆和熔鹽堆,而輕水堆是小型堆的主要堆型。
中、小型反應(yīng)堆的開發(fā)已經(jīng)有幾十年的歷史,從早期的研究實(shí)驗(yàn)堆開始,*已經(jīng)建造了數(shù)百座中、小型反應(yīng)堆,中、小型反應(yīng)堆的開發(fā)已經(jīng)積累了大量的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。
“中小型反應(yīng)堆能應(yīng)用于不用容量的電網(wǎng)或分布式電網(wǎng)、城市采暖供熱、工業(yè)供氣和海水淡化,可以提高安全性和減輕事故后果,通過簡化模塊設(shè)計(jì)和增加模塊數(shù)量來實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)型。”羅樹新說。
另一業(yè)內(nèi)人士也指出,大型核電反應(yīng)堆一次性投資成本很高,而中、小型反應(yīng)堆可靈活地選擇,逐步增加核電站發(fā)電容量,采用滾動發(fā)展、資金分階段逐步投入的方式進(jìn)行核電建設(shè)。此外,中、小型反應(yīng)堆可以建造于遠(yuǎn)離主電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū),選址有靈活性,能因地制宜,廠址成本較低,而有的小型反應(yīng)堆能設(shè)計(jì)成可移動式的電站。
據(jù)了解,原子能機(jī)構(gòu)一直鼓勵(lì)發(fā)展和利用安全、可靠、經(jīng)濟(jì)上可行和抗核擴(kuò)散的中、小型反應(yīng)堆。2004年6月,IAEA宣布了重新啟動中、小型反應(yīng)堆的開發(fā)計(jì)劃。2009年8月,IAEA理事大會有關(guān)決議鼓勵(lì)感興趣的成員國共同考慮發(fā)展和部署革新型核電系統(tǒng),建議“革新型核反應(yīng)堆和燃料循環(huán)項(xiàng)目”為此目的繼續(xù)開展工作。
近些年,美國、日本、俄羅斯、韓國、阿根廷等國,已經(jīng)開始積極研發(fā)小型核反應(yīng)堆,主要用于發(fā)電,還可兼顧供熱、海水淡化以及其它特殊用途。此外,有些國家還提出了很多中小型*反應(yīng)堆方案,例如俄羅斯的WWER-640/470、法國的SCOR、韓國的SMART和阿根廷的CAREM等。而且,各國還利用小型反應(yīng)堆正在開發(fā)多種水面和移動式核電站,如俄羅斯的VBERl50、KLT40、ABV,日本的DMR、4s-LMR等。
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