來源:中國核電信息網 發(fā)布日期:2009-01-04
1、裝備制造業(yè)名詞:RCC-M
來源:發(fā)改委
RCC-M是法國《壓水堆核島機械設備設計和建造規(guī)則》的簡稱,由法國核島設備設計和建造規(guī)則協(xié)會(AFCEN)為規(guī)范法國壓水堆核電站機械設備設計和建造而編制,已被法國政府采納,是法國核電標準RCC系列的一個分支。 RCC系列(RCC-C、RCC-E、RCC-M、RCC-MR和RSE-M五部分)規(guī)范標準的原始基礎是美國輕水堆核電標準,法國在20世紀70年代初期引進了美國西屋公司的90萬千瓦級核電機組技術,啟動了壓水堆核電發(fā)展計劃,按照美國ASME-III等標準陸續(xù)建成一批90萬千瓦級核電機組。為適應法國核安全管理的要求并根據工業(yè)實踐經驗和業(yè)主(EDF)對制造和檢測的要求,法國相關部門對引進的標準增設了相關的附加規(guī)定。此后,法國相關部門又把附加規(guī)定與設計和建造標準全部收集到一套完整的文件中。這就是RCC系列標準的由來。自1980年10月出版第一版以來,應法國國內及國外項目建設的需要,AFCEN不斷對RCC-M進行升級或補遺,截至目前最新版本2007版,共計有7個版本。RCC-M是針對不同核電項目建設而不斷進行升級的。在RCC-M標準的使用過程中,世界上任意一家使用方均可提出修改要求。AFCEN定期舉行小型會議(每年10~20次),由50~100個會員參加,綜合考慮各種情況和問題,如法規(guī)和涉及標準的變化、國際范圍內管理要求的更新以及工業(yè)發(fā)展情況等對RCC-M標準進行更新。
RCC-M主要用于安全級設備,在法國和其他國家(如中國)供買賣雙方在合同簽訂時作為依據性文件使用。RCC-M中所給出的規(guī)則主要借鑒了"ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范"第III卷核動力裝置設備(NB、NC、ND、NG、NF)各篇的有關內容,并吸收了法國在工業(yè)實踐中取得的成果。RCC-M所給出的制造和檢驗規(guī)則是法國本身核工業(yè)實踐經驗的具體體現(xiàn),這些規(guī)則是法國對外出口技術的承諾。
、 同時,RCC-M規(guī)范的出版,對推動法國本國核工業(yè)設備的國產化做出了突出的貢獻。法國從1982年中止與西屋的合同后,首座完全自主化核電站開始建造,在核電設備國產化過程中,得到了法國國家政策的支持,編寫了自己的核電標準,EDF也形成了自己的相對固定供應商,不斷地向供應商進行經驗反饋,各供應商根據EDF的經驗反饋對其設備進行改進,從而提高產品質量。同時,由于供應商的相對固定,也大大降低了造價。
法國RCC-M規(guī)范也保證了法國壓水堆技術的延續(xù)性。從最初的引進美國90萬千瓦級核電機組到自主設計建造90萬千瓦CP1核電機組到1450萬千瓦N4機組,再到現(xiàn)在170萬千瓦的EPR機組,法國核電設計、建造標準的延續(xù)性無疑要歸功于RCC-M規(guī)范的不斷發(fā)展和一脈相承。
2、裝備制造業(yè)名詞:核環(huán)吊
核環(huán)吊,即核電站用環(huán)行橋式起重機,是在核電站建造和運行階段,為反應堆廠房內的重型設備安裝、維修以及反應堆換料提供吊運服務的特種重型橋式起重機,因其大車車輪沿著環(huán)形基座上部的軌道運行,故稱為環(huán)行橋式起重機,簡稱核環(huán)吊。
核環(huán)吊主要包括起升機構單一故障保護系統(tǒng)、多傳動交流變頻調速系統(tǒng)、自動定位系統(tǒng)、大車旋轉錐形車輪、高清晰度工業(yè)攝像系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、容錯的故障安全型CPU及PLC冗余、鋼結構抗震計算及對策和箱形鋼結構壓力平衡等幾部分。由于核電設備的特殊性,對核環(huán)吊性能有很高要求:能滿足在核島(核反應堆)事故環(huán)境(65~180℃高溫、5.2大氣壓)條件下不損壞,在工作環(huán)境(核輻射和高濕度95%)中具有高可靠性(起升機構單一故障保護)、高安全防護性能(抗震構造及多重安全措施)、高定位精度(mm級)、高壽命(40年)的特點。
目前,我國主要制造用于第二代核電站的核環(huán)吊,相關設計、制造技術由國外提供或引進消化吸收國外技術,核環(huán)吊部分部件仍需進口,尚不具備第三代核環(huán)吊設計、制造能力。我國核環(huán)吊制造企業(yè)主要有大連重工•起重集團有限公司、太原重型機械有限責任公司和上海起重運輸機械廠有限公司。
國外多家公司具備第二代核電站用核環(huán)吊設計制造能力,第三代核電技術尚無完工業(yè)績工程,各公司還沒有相應的核環(huán)吊制造業(yè)績。國外具備核環(huán)吊設計能力的公司主要有美國PAR公司、P&H公司,法國EIFFEL公司、REEL公司,德國PWH公司、諾爾(NOELL)公司等;具備核環(huán)吊制造能力的公司有:美國PAR公司、P&H公司,韓國斗山,法國阿爾斯通、EIFFEL公司、REEL公司、PHB公司,日本東芝、日立,德國PWH公司等。
3、裝備制造業(yè)名詞:蒸發(fā)器
蒸發(fā)器(evaporator)是指通過加熱使溶液濃縮或從溶液中析出晶粒的設備,主要由加熱室和蒸發(fā)室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發(fā)所需要的熱量,促使液體沸騰汽化;蒸發(fā)室使氣液完全分離。加熱室中產生的蒸氣帶有大量液沫,到了較大空間的蒸發(fā)室后,這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸氣分離。通常除沫器設在蒸發(fā)室的頂部。蒸發(fā)器按操作壓力分常壓、加壓和減壓3種。按溶液在蒸發(fā)器中的運動狀況分有:
①循環(huán)型。沸騰溶液在加熱室中多次通過加熱表面,如中央循環(huán)管式、懸筐式、外熱式、列文式和強制循環(huán)式等;
②單程型。沸騰溶液在加熱室中一次通過加熱表面,不作循環(huán)流動,即行排出濃縮液,如升膜式、降膜式、攪拌薄膜式和離心薄膜式等;
③直接接觸型。加熱介質與溶液直接接觸傳熱,如浸沒燃燒式蒸發(fā)器。蒸發(fā)裝置在操作過程中,要消耗大量加熱蒸汽,為節(jié)省加熱蒸汽,可采用多效蒸發(fā)裝置和蒸汽再壓縮蒸發(fā)器。蒸發(fā)器廣泛用于化工、輕工等部門。
4、裝備制造業(yè)名詞:核級鋯材
鋯屬于一種稀有金屬,具有驚人的抗腐蝕性能、極高的熔點、超高的硬度和強度,被廣泛應用于航空航天、軍工、核領域。鋯基合金由于其與核燃料優(yōu)良的相容性,優(yōu)異的耐蝕性和加工性能,大量用于核燃料的包殼、格架、端塞和其他堆芯材料。鋯生產的原料主要是氧氯化鋯和金屬鎂,這兩種材料均是中國向外出口的優(yōu)勢產品,占世界貿易的40%以上。美國西屋公司每年生產鋯材約1400噸,其原材料全部從中國采購。
由于我國尚未完全掌握核級海綿鋯的三大關鍵技術:鋯鉿分離、沸騰氯化合還原蒸餾技術,只能生產工業(yè)級海綿鋯和火器級的海綿鋯(國內標準,比工業(yè)級品質略低)?;鹌骷壓>d鋯是以鋯砂為原料,不經鋯鉿分離,經碳化或直接氯化,鎂還原后制得的含鉿海綿鋯,其成分僅適用于軍工企業(yè)用作火炮添加劑,因而被稱為火器鋯。經過幾十年的努力,我國雖然在稀有金屬提煉方面取得了較大的成績,但鋯鉿冶煉技術仍存在工藝落后,流程冗長、物料和能源消耗大,金屬回收率低等不足,與國際水平存在較大的差距,我國核級鋯材基本全部從國外進口。而在海綿鋯的前端,由于發(fā)達國家出于環(huán)境污染以及勞動力成本的考慮,基本不參與氧氯化鋯等初級產品的加工生產,我國占據著較大的市場份額,大量出口,這使得我國絕大多數鋯鉿生產企業(yè)在國際上處于產業(yè)鏈的最低端。
美國是世界上最早實現(xiàn)鋯鉿生產工業(yè)化的國家,擁有世界一流的鋯鉿冶煉技術。西屋公司是美國鋯鉿生產的重要廠商之一,每年的銷售量約1400金屬噸(MT)。其技術先進、節(jié)能、環(huán)保、金屬回收率高。引進西屋核級鋯材技術,不僅能使我國完全掌握核級海綿鋯的三大關鍵技術,還能用于對已有鋯生產企業(yè)的環(huán)保改造,提高我國的鋯生產行業(yè)的節(jié)能和環(huán)保水平。
5、裝備制造業(yè)名詞:縱深防御
核電站為我們生產大量電力的同時也會產生大量我們所不希望的放射性,為了保護電站工作人員和電站周圍居民的健康,核電站始終堅持"質量第一,安全第一"的原則。"縱深防御"這一概念就是核電站消防設計應遵循的基本原則。
目前,大多數核電站的設計、建造和運行都是遵守縱深防御的原則,從設備和措施上提供多層次的重迭保護,確保反應堆的功率能得到有效的控制,燃料組件能得到充分冷卻,放射性物質能有效地包容起來不發(fā)生泄漏。"縱深防御"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.建立周密的程序,嚴格的制度和必要的監(jiān)督,加強對核電站工作人員的教育和培養(yǎng),使得人人關心安全,人人注意安全,防止發(fā)生故障;
第二道防線:加強運行管理和監(jiān)督,及時正確處理不正常情況,排除故障;
第三道防線:必要時啟動由設計提供的安全系統(tǒng)和保護系統(tǒng),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(tǒng),加強事故中的電站管理,,防止事故擴大,保護安全殼廠房;
第五道防線:萬一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故,并且有放射性外泄,啟用廠內外應急響應計劃,努力減少事故對居民的影響。
有了以上互相依賴、相互支持的各道防線,核電站就非常安全了。
6、裝備制造業(yè)名詞:反應堆壓力容器
反應堆壓力容器(reactor pressure vessel)是安置核反應堆并承受其巨大運行壓力的密閉容器,也稱反應堆壓力殼,是壓水堆核電站中的關鍵設備,具有制造技術標準高、難度大和周期長等特點,而且是不可更換的設備,必須保證其在核電站40年壽命期內絕對安全可靠。反應堆壓力容器固定和包容堆芯及堆內構件,使核燃料的裂變反應限制在一個密封的空間內進行,它和一回路管道共同組成高壓冷卻劑的壓力邊界,是防止放射性物質外逸的第二道屏障之一。反應堆壓力容器分為鋼和預應力混凝土兩類。鋼壓力容器可用于各種類型的核反應堆,預應力混凝土壓力容器成功地用于氣冷堆,正在探索用于其他類型的核反應堆。
目前,我國只能生產60萬千瓦級壓水堆核電站的反應堆壓力容器。一重集團和上鍋分別為恰?,斠黄诠こ毯颓厣蕉诠こ烫峁┝艘慌_反應堆壓力容器;嶺澳二期和秦山二期擴建工程的反應堆壓力容器將分別由東方電氣集團和一重集團承擔供貨任務。中廣核集團與一重集團聯(lián)手,積極推進百萬千瓦級反應堆壓力容器的國產化,預計在2010年遼寧紅沿河核電一期工程將率先采用我國自主制造的核反應堆壓力容器。
歐美等國家百萬千瓦級核反應堆壓力容器的生產已經比較成熟,主要生產廠家有法國的法瑪通、日本的三菱、韓國的斗山等。
一、世界核電站可劃分為四代
第一代核電站:20世紀50年代~60年代初,前蘇聯(lián)、美國等建造的第一批單機容量在300MWe左右的核電站。第一代核電廠屬于原型堆核電廠,主要目的是為了通過試驗示范形式來驗證其核電在工程實施上的可行性。
第二代核電站:第二代核電廠主要是實現(xiàn)商業(yè)化、標準化、系列化、批量化,以提高經濟性。20世紀60年代末~70年代,世界上建造了大批單機容量在600~1400MWe的標準化和系列化核電站。第二代核電站是目前世界正在運行的439座核電站(2007年9月統(tǒng)計數)主力機組,總裝機容量為3.72億千瓦。還共有34臺在建核電機組,總裝機容量為0.278億千瓦。在三里島核電站和切爾諾貝利核電站發(fā)生事故之后,各國對正在運行的核電站進行了不同程度的改進,在安全性和經濟性都有了不同程度的提高。
第三代核電站:20世紀90年代,為解決公眾關注的核安全和核廢料問題,在第二代基礎上研發(fā)的先進輕水堆核電站稱為第三代,實際上是第二代技術沿著提高安全性和經濟性的方向不斷改進的結果。第三代技術=第二代技術+嚴重事故預防+安全系統(tǒng)的改進提高,安全可靠性從設計上得到進一步提高,經濟性則依賴設計、制造、施工安裝和運行管理水平的提高。就主要核電站設備而言,大部分技術是通用的,單臺設備容量向大型化發(fā)展,同時,建設工期縮短為4~5年。目前,第三代核電技術的代表為美國西屋公司AP1000技術和法國法瑪通公司EPR技術。其中美國機型向簡化和非能動化發(fā)展,百萬千瓦級核電站(120萬千瓦)的核島由3回路減為2回路,循環(huán)系統(tǒng)大量采用依靠自然循環(huán)的非能動設計,并使用屏蔽式循環(huán)水泵;法國機型核島由3回路增加至4回路,常規(guī)島主設備向大型化發(fā)展,單臺設備容量加大。
目前,第二代核電站運行業(yè)績良好,尚有改進潛力和很大發(fā)展空間;第三代核電的設計目標要求比第二代具有更好的安全性和經濟性,尤其是非能動安全系統(tǒng)和嚴重事故應對措施,可減少故障演變成事故的風險,從而使堆芯熔化和大量放射性釋放的概率進一步降低。第三代的壓水堆核電機組目前尚未取得實際運行經驗,沒有成熟的商用機型,達到批量規(guī)模建設的階段還需要有個過程。2005年9月,世界首臺第三代核電機組(EPR)在芬蘭開工建設。2006年12月,國家決定引進具有世界領先水平的美國AP1000第三代核電技術,并在浙江三門和山東海陽進行自主化依托項目建設。2007年11月26日,我國引進法國三代核電EPR建設兩臺機組的合同也已簽署。由于第三代壓水堆核電站剛開始建設,在經濟性方面尚難以顯現(xiàn)競爭優(yōu)勢,但可以預計,隨著第三代核電站的批量建設,經濟性的優(yōu)勢將得到逐步體現(xiàn)。
第四代核能系統(tǒng):第四代核能系統(tǒng)概念(有別于核電技術或先進反應堆),最先由美國能源部的核能、科學與技術辦公室提出,始見于1999年6月美國核學會夏季年會。2000年1月,美國能源部發(fā)起,并約請其他八個國家的政府代表開會,討論開發(fā)新一代核能技術的國際合作問題,取得了廣泛共識,并發(fā)表了"九國聯(lián)合聲明"。隨后,由美國、法國、日本、英國等核電發(fā)達國家組建了"第四代核能系統(tǒng)國際論壇(GIF)",擬于2~3年內定出相關目標和計劃;這項計劃總的目標是:在2030年左右,向市場推出能夠解決核能經濟性、安全性、廢物處理和防止核擴散問題的第四代核能系統(tǒng)(Gen-IV)。第四代核能系統(tǒng)將滿足安全、經濟、可持續(xù)發(fā)展、極少的廢物生成、燃料增殖的風險低、防止核擴散等基本要求。目前,世界各國都在不同程度上開展第四代核電能系統(tǒng)的基礎技術和學課的研發(fā)工作。
7、AP1000簡介
西屋公司在已開發(fā)的非能動先進壓水堆AP600的基礎上開發(fā)了AP1000,于2004年12月獲得了美國核管會授予的最終設計批準。AP1000為單堆布置兩環(huán)路機組,功率為1250MWe,設計壽命60年,主要安全系統(tǒng)采用非能動設計,布置在安全殼內,安全殼為雙層結構,外層為預應力混凝土,內層為鋼板結構。AP1000主要的設計特點包括:
(1)主回路系統(tǒng)和設備設計采用成熟電站設計;
(2)簡化的非能動設計提高安全性和經濟性;
(3)嚴重事故預防與緩解措施;
(4)建造中大量采用模塊化建造技術。
AP1000和EPR的安全系統(tǒng)采用了兩種完全不同的設計理念。AP1000安全系統(tǒng)采用"非能動"的設計理念,更好地達到"簡化"的設計方針。安全系統(tǒng)利用物質的自然特性:重力、自然循環(huán)、壓縮氣體的能量等簡單的物理原理,不需要泵、交流電源、1E級應急柴油機,以及相應的通風、冷卻水等支持系統(tǒng),大大簡化了安全系統(tǒng)(它們只在發(fā)生事故時才動作),降低了人因錯誤。"非能動"安全系統(tǒng)的設計理念是壓水堆核電技術中的重大革新。EPR安全系統(tǒng)在傳統(tǒng)第二代壓水堆核電技術的基礎上,采用"加"的設計理念,即用增加冗余度來提高安全性。安全系統(tǒng)全部由兩個系列增加到四個系列,EPR在增加安全水平的同時,增加了安全系統(tǒng)的復雜性,是在原有基礎上的改良。
8、簡介:改進型壓水堆1000MW核電站CPR1000
目前,世界上共有核電機組441座,其中壓水堆有300多座,并且大部分都是百萬千瓦級機組。百萬千瓦級壓水堆核電站也是國家早在1983年就已經明確的核電技術路線。中廣核集團20多年來一直堅持這一路線,積極開展系列化、標準化百萬千瓦級壓水堆核電站的建設,并已形成一套自有的產業(yè)化經驗。為了在第三代先進核電站大批量建設之前的過渡時期,能夠滿足國家核電發(fā)展規(guī)劃對核電站建設進度的要求,同時,為第三代核電技術的引進、消化、吸收、創(chuàng)新建立堅實的技術平臺和工業(yè)基礎,中國廣東核電集團公司推出中國改進型壓水堆(1000MW)核電站―CPR1000技術選型方案。
廣東核電起步是從引進法國技術開始的。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(fā)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,并從高起點起步,開展了百萬千瓦級大型商用核電技術的消化、吸收和創(chuàng)新工作。
嶺澳一期核電站以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(fā)展要求,通過37項重大技術改進,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在役核電站的先進水平。概率安全分析(PSA)表明,在同等評估條件下,嶺澳一期的堆芯熔化頻率(CDF)進一步降低,安全性進一步提高,并在實現(xiàn)自主建設和自主運營的同時基本具備了自主設計能力。
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世界同類機組批量改造計劃,進行了多項技術改進,其中重大改進有15項,大大提高核電站的安全性和經濟性。嶺澳二期核電站采用"自主設計、部件采購"模式,兩臺機組的設備自主化率將分別達到50%和70%,并將有力促進我國核電裝備自主化能力的跨越。
CPR1000方案是以嶺澳一期和二期為參考基礎,為進一步滿足新版核安全法規(guī)的要求,相應地采納了一些新技術。在后續(xù)項目中,CPR1000方案仍將結合經驗反饋,陸續(xù)采用新技術,使其安全性和經濟性進一步提高。
CPR1000是目前國內自主化水平、安全可靠性、成熟性、經濟性等各方面綜合比較最佳的核電技術方案;是我國可以在"十一五"和"十二五"期間實現(xiàn)產業(yè)化的百萬千瓦級"二代改進型"核電技術方案;是以中國廣東核電集團從法國引進的百萬千瓦級核電機組為基礎,結合技術改進形成的中國大型商用壓水堆技術方案;是目前我國設計自主化、裝備自主化、建設自主化、運營自主化水平最高且以國內運行業(yè)績最佳核電站為參考基礎的百萬千瓦核電技術方案;是根據世界上同類型機組1000多堆年運行經驗不斷持續(xù)改進的技術結晶;是立足于國內已有主流技術基礎上的核電站;是符合核電科技發(fā)展規(guī)律,可與第三代核電技術平穩(wěn)過渡銜接,為第三代核電技術成功示范后的批量建設打下堅實的技術基礎,并促進裝備產業(yè)結構升級,加速實現(xiàn)新一代核電站的自主設計、自主制造、自主建設和自主運營。
9裝備制造業(yè)名詞:PBMR
PBMR(Pebble Bed Modular Reactor)是球床模塊高溫氣冷堆的簡稱。PBMR單機熱功率為265MW,輸出電功率是110MW,熱效率為42%-50%,美國主導的PBMR甚至可以達到57%的效率。PBMR使用球狀燃料,采用惰性氣體作冷卻劑。事故狀態(tài)下,堆芯熱量的導出采用非能動方式,排除了堆芯熔化事故,安全性好。由于PBMR采用低濃度鈾燃料(原子彈必須用高濃度鈾),符合美國極力推行的核不擴散政策,所以美國支持PBMR商業(yè)化,尤其是在發(fā)展中國家推廣。PBMR被認為是最有希望滿足新一代核能系統(tǒng)要求的堆型,與我國的高溫氣冷實驗堆的原理類似。
德國的PBMR早在20世紀60年代后期~80年代就已成功運行。南非PBMR公司自1993年起也一直致力于PBMR技術的開發(fā),其PBMR工程借鑒了美國,尤其是德國的技術經驗。中國的PBMR概念設計原則是基于清華大學核能與新能源技術研究院(INET)2000年12月啟動的10MW研究堆。
我國和南非將合作設計和開發(fā)PBMR,爭取到2010年建成一批PBMR電廠。盡管兩國的技術都是使用同樣的球形燃料概念設計來提供熱源,但兩者的功率轉換系統(tǒng)不同;中國首臺高溫堆設計將采用間接功率循環(huán)的蒸汽透平系統(tǒng),而南非的則采用直接循環(huán)的氣輪機系統(tǒng)。
10、裝備制造業(yè)名詞:V&V
核級儀控的數字化應用,除了對硬件的嚴格要求以外,還要保證核級儀控產品中軟件的安全性。核級儀控軟件的安全性保證包括軟件的安全開發(fā)技術和軟件的驗證與確認技術(即通常所說的Validation & Verification 認證,簡稱V&V)兩個方面。目前,國內還沒有建立相應的V&V認證程序。按照核法規(guī)要求,V&V是保證軟件的安全性與可靠性的必要步驟,必須通過V&V過程才能證明和確認數字化核級儀控產品中軟件的安全性和可靠性,產品才能被允許應用于核電站安全功能的執(zhí)行。V&V研究的內容確定為在軟件開發(fā)上,按照嚴格建立的軟件工程步驟管理和執(zhí)行,盡可能排除開發(fā)過程中引入的錯誤,保證產生的軟件具有透明性、行為的確定性和可測試性。按照核法規(guī)要求,在V&V認證上,要建立實施V&V的過程、步驟及方法、建立V&V的輔助工具,為V&V工作的正確開展提供科學的指導意見。
11、裝備制造業(yè)名詞:EPR
第三代歐洲壓水堆EPR(Europe Pressure Reactor)是法國法馬通和德國西門子聯(lián)合開發(fā)的反應堆。目前已經完成了技術層面的開發(fā)工作,現(xiàn)已進入建設階段。EPR滿足了歐洲電力公司在"歐洲用戶要求文件"中提出的全部要求,達到了法國核安全局對未來壓水堆核電站提出的核安全標準,提高了核電的經濟競爭力,其發(fā)電成本將比N4系列低10%。EPR主要優(yōu)點如下:
1.連續(xù)性--繼承了已往壓水堆技術的優(yōu)點,采用改進型設計而最大程度地降低了風險;
2.經濟性--1600MW級超大容量反應堆,效率高,建造周期縮短,設計壽命延長.燃料使用效率增加,而且機組可用率因子提高;
3.安全性--加強防范堆芯熔化并緩解放射性后果;增強抵御外部災害特別是抗飛機撞擊和地震的能力;靈活優(yōu)化的可運行性能;加強對運行維修人員的輻射防護。
EPR核電廠的建設已在國際國內逐步展開。2004年12月18日,芬蘭(Teollisuuden Voima Oy 簡稱 TVO)電力公司與法馬通核能公司牽頭的聯(lián)合體簽訂合同,以交鑰匙方式在芬蘭Olkiluoto建造EPR核電廠。此外,法國電力公司將投入33億歐元在法國諾曼底的芒什海峽地區(qū)的弗拉芒維爾建造一座1600MW的EPR,并在2012年投入運營。
2007年11月,中國廣東核電集團與法國阿?,m(AREVA)集團簽訂合同,雙方合作在廣東臺山建設兩臺EPR反應堆。中國廣東核電集團還與法國電力公司簽署協(xié)議,雙方將合資建立臺山核電合營有限公司,共同建設、運營廣東臺山2臺EPR反應堆。
12、裝備制造業(yè)名詞:核電站
火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電,水力發(fā)電站利用水力發(fā)電,而核電站是利用原子核內部蘊藏的能量產生電能的新型發(fā)電站。核電站大體可分為兩部分:一部分是利用核能產生蒸汽的核島,包括反應堆裝置和一回路系統(tǒng);另一部分是利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島,包括汽輪發(fā)電機系統(tǒng)。
核電站用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的核燃料在一種叫“反應堆”的設備內發(fā)生裂變而產生大量熱能,再用處于高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發(fā)生器內產生蒸汽,蒸汽推動氣輪機帶著發(fā)電機一起旋轉,就會產生電,這些電能通過電網送到四面八方。這就是最普通的壓水反應堆核電站的工作原理。
在發(fā)達國家,核電已有幾十年的發(fā)展歷史,已成為一種成熟的能源。我國的核工業(yè)已也已有40多年發(fā)展歷史,建立了從地質勘察、采礦到元件加工、后處理等相當完整的核燃料循環(huán)體系,已建成多種類型的核反應堆并有多年的安全管理和運行經驗,擁有一支專業(yè)齊全、技術過硬的隊伍。核電站的建設和運行是一項復雜的技術。我國目前已經能夠設計、建造和運行自己的核電站。秦山核電站就是由我國自己研究設計建造的。
13、裝備名詞:“二代加”核電站常規(guī)島主管道
“二代加”核電站常規(guī)島主管道涉及的系統(tǒng)主要包括:主蒸汽管道系統(tǒng)(VVP)、高壓給水加熱器系統(tǒng)(AHP)、給水流量控制系統(tǒng)(ARE)、電動給水泵系統(tǒng)(APA)及啟動給水泵系統(tǒng)(APD)等。主要管道材料為WB36CN1(由WB36S1衍生并增加了控鉻要求的國產化管道材料,CN1指中國核電管道國產化第一號;WB36S1是按德國技術監(jiān)督局的規(guī)范2001年版本459/2生產的一種專門用于核電廠的主給水或主蒸汽管道用材料)。
主蒸汽系統(tǒng)(VVP):將蒸汽發(fā)生器產生的主蒸汽送往常規(guī)島各系統(tǒng)。涉及常規(guī)島部分的與主蒸汽系統(tǒng)相關的管道。
高壓給水加熱器系統(tǒng)(AHP):汽機回熱系統(tǒng)的一部分,通過抽汽來加熱給水、收集來自汽水分離再熱器的疏水和收集汽側不可凝結氣體并逐級排放至除氧器。
給水流量控制系統(tǒng)(ARE):向蒸汽發(fā)生器供應給水,使蒸汽發(fā)生器二次側的水位保持在一個基準值。
電動給水泵系統(tǒng)(APA):是在各種運行工況,通過高壓給水系統(tǒng),從除氧器連續(xù)地向蒸汽發(fā)生器供應給水系統(tǒng)。
啟動給水泵系統(tǒng)(APD):是僅在機組啟動和反應堆冷卻系統(tǒng)加熱、熱停堆或使反應堆冷卻劑系統(tǒng)冷卻至堆芯余熱排出系統(tǒng)可以投入運行的程度時投運的系統(tǒng)。
14、裝備制造業(yè)名詞:Inconel 690-U型管
Inconel690-U型管是采用Inconel690合金材料制成的U型管。Inconel690合金是一種含鉻30%的高鉻鎳合金,在核輻射和純水的環(huán)境中,具有較強的抵抗應力腐蝕功能。U型管是核電蒸汽發(fā)生器中的核心部件,起交換熱量作用,屬核一級部件。為了防止管內純水的腐蝕,這類U型管通常采用抗應力腐蝕開裂能力很強的高鉻鎳合金材料制成,其管徑約為10~12mm,管頂高度約為7000~8000mm。為了提高熱交換的效率,一個蒸汽發(fā)生器中往往有幾千組的U型管。
目前,我國國內核電站使用的合金材料,90%以上來自進口。核電蒸發(fā)器用Inconel690-U型管因技術含量極高,是核電站安保屏障的關鍵部件,100%依賴進口。國際上Inconel690-U型管的供給由法國Valinox、日本住友和瑞典Sandvik三大公司壟斷,每噸材料售價高達320萬元左右。未來15年內,國家規(guī)劃新建31座核電站,將使用Inconel690-U型管至少7500噸,按目前的市場價格約需要240億元。
寶鋼和銀環(huán)合資建設的我國第一個核電蒸發(fā)器用Inconel690-U型管生產基地,預計在2009年7月建成投產,屆時,將年產核電站所需U型管500噸,可以滿足每年建造兩座100萬千瓦核電站的需要,我國將成為繼法國、日本、瑞典之后第四個擁有此項技術的國家。
15、裝備制造業(yè)名詞:反應堆安全屏障
核電站安全的基本目標是,確保公眾和廠區(qū)工作人員在所有運行工況下受到的輻射照射保持在適當的規(guī)定限值之內;在事故工況下受到的輻射保持在可接受的限值之內。為了實現(xiàn)這一基本目標,保證充分的安全性,核電站設計必須滿足下列總的安全要求:提供手段以確保在所有運行工況下,在事故工況期間和之后能實現(xiàn)安全停堆并維持安全停堆狀態(tài)、從堆芯排除余熱;提供手段以減少可能的放射性物質釋放,確保在運行工況期間和之后的任何釋放不超過規(guī)定的限值,同時,確保在事故工況期間和之后的任何釋放不超過可接受的限值。為此,核電站設計中設置了四道反應堆安全屏障。
第一道屏障--核燃料芯塊?,F(xiàn)代反應堆廣泛采用耐高溫、耐輻射和耐腐蝕的二氧化鈾陶瓷核燃料。經過燒結、磨光的這些陶瓷型的核燃料芯塊能保留住98%以上的放射性裂變物質不使逸出,只有穿透能力較強的中子和γ射線才能輻射出來。這就大大減少了放射性物質的泄漏。
第二道屏障--鋯合金包殼管。二氧化鈾陶瓷芯塊被裝入包殼管,疊成柱體,組成了燃料棒。由鋯合金或不銹鋼制成的包殼管必須絕對密封,在長期運行的條件下不使放射性裂變產物逸出,一旦有破損,要能及時發(fā)現(xiàn),采取措施。
第三道屏障--壓力容器和封閉的一回路系統(tǒng)。這屏障足可擋住放射性物質外泄。即使堆芯中有1%的核燃料元件發(fā)生破壞,放射性物質也不會從它里面泄漏出來。
第四道屏障--安全殼廠房。它是阻止放射性物質向環(huán)境逸散的最后一道屏障,它一般采用雙層殼體結構,對放射性物質有很強的防護作用,萬一反應堆發(fā)生嚴重事故,放射性物質從堆內漏出,由于有安全殼廠房的屏障,對廠房外的環(huán)境和人員的影響也微乎其微。
16、裝備制造業(yè)名詞:核島
核電站由核島、常規(guī)島和輔助配套設施組成,其中核島是指核電站安全殼內的核反應堆及有關系統(tǒng)的統(tǒng)稱,功能類似于常規(guī)電站的“鍋爐島”,其特殊性主要體現(xiàn)在兩個方面:一是利用核能生產蒸汽,二是針對放射性風險配置了特殊的安全設施。核島主要包括核蒸汽供應系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等。
核蒸汽供應系統(tǒng)由一回路(反應堆冷卻劑循環(huán)系統(tǒng))及相連接的系統(tǒng)所組成。一回路中的冷卻劑(高溫高壓的水流)將反應堆堆心產生的熱量帶到蒸汽發(fā)生器,傳給二回路,生產蒸汽。在一回路水中加入硼酸用來控制反應性的慢變化,穩(wěn)壓器維持壓力的穩(wěn)定并補償冷態(tài)和熱態(tài)時的體積變化,相聯(lián)的化學和容積控制系統(tǒng)維持水量,調節(jié)冷卻水硼酸濃度控制反應堆的反應性,對水進行凈化處理除去裂變產物和腐蝕產物,在冷卻劑中加入腐蝕抑制劑和各種化學添加劑。當一回路發(fā)生失水時,反應堆安全注射系統(tǒng)就作為安全給水系統(tǒng),通過這幾部分的協(xié)同工作保證堆芯的冷卻,并使反應堆停堆。核反應堆停堆后,余熱冷卻系統(tǒng)帶走燃料元件因裂變產生的熱量。
安全殼噴淋系統(tǒng)由兩條獨立的管線與噴淋泵、冷卻器、噴頭、換料水箱、閥門等設備組成。當發(fā)生失水事故時,密封安全殼內的壓力和溫度升高,噴淋系統(tǒng)的主要作用是降低安全殼內的壓力和溫度,噴淋水中含有堿用以除去放射性碘。
輔助系統(tǒng)主要由以下六個部分組成:設備冷卻水系統(tǒng)、反應堆腔室和廢燃料冷卻系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)、通風和空調系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng),以及放射性廢物處理系統(tǒng)。
核島設備,包括核電站反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主管道、主泵、堆內構件、控制棒驅動機構等。國內制造企業(yè)主要有上海電氣集團公司、東方電氣集團公司、哈爾濱電站設備集團公司、中國第一重型機械集團、中國第二重型機械集團、四川三洲川化機核能設備制造有限公司等。國內生產核島輔助設備的企業(yè)主要有上海電氣集團公司、東方電氣集團公司以及部分起重機、泵、閥、容器等制造企業(yè)。國內企業(yè)參與核島設備制造起步較晚,主要設備的制造能力與供貨質量與國外企業(yè)相比有較大的差距,目前,國內運行及在建核電站的重要核級泵和閥門大多需要進口。
國外生產核島設備的生產制造企業(yè)主要有:法國的阿?,m公司、阿爾斯通公司,美國西屋公司,日本的東芝公司、三菱公司,韓國斗山重工等。
17、裝備制造業(yè)名詞:半速機
目前,世界上核電汽輪機組有全速和半速之分。半速機是相對全速機而言的,是指汽輪機組正常運行時的轉速是全速機的一半。在50Hz的電網頻率下,全速機轉速為3000轉/分鐘,半速機轉速為1500轉/分鐘,在60Hz電網頻率下,全速機和半速機轉速分別為3600轉/分鐘和1800轉/分鐘。
半速機與全速機相比有以下特點:
1.可靠性。對于大型汽輪機組,采用半速機可提高葉片的可靠性。
2.熱效率。半速機葉片較長相對全速機可以提高通流部分效率、降低排汽損失,又由于轉速的降低可以減少濕蒸汽對葉片的侵蝕,改善了蒸汽的流動特性,從而提高了熱效率。根據世界上各大核電汽輪機制造商的介紹,目前,百萬千瓦級核電半速汽輪機熱效率比全速汽輪機平均高出2%,最多的高出3.3%。如果反應堆熱輸出功率為2905MW,即相當于出力提高9.6%。
3.機組的振動特性。半速機由于轉速較全速機低、轉子重量、重轉動慣量大,因此其對激振力的敏感程度比全速機低,抗振性能比全速機好。
4.運行的靈活性。半速機由于轉子直徑大、重量重,高壓缸的汽缸壁較厚,導致熱應力增大,在快速起動和變負荷適應性方面比全速機稍微差些。
5.材料消耗。一般在相同功率等級的情況下,半速汽輪機由于體積大,單個部件的重量要比全速機重,因此半速機的材料消耗量要比全速機多,一般要超過2倍。采用半速機后由于末級通流面積增加,低壓缸的數量比全速機減少,因此對于整臺機組來說半速機的重量是全速機的1.2~2.4倍。
6.鍛造。半速機與全速機相比,在相同的容量下汽輪機轉子重量是全速機的兩倍,這就給鍛造帶來一定的難度,但是由于其轉速降低,轉子的機械性能要求比全速機低。另一方面,發(fā)電機的極數增加了一對,即極對數為2,這又是與全速機不同的地方,勵磁系統(tǒng)也稍有不同。因此發(fā)電機的變化較大,需要增加磁極對數才能滿足電網頻率的要求。
7.功率。采用半速機可以提高機組的極限功率:由于核電站選址要求嚴格,而且投資成本比較高。為了降低單位千瓦(kW)造價,在同樣的廠址面積范圍內,增大單機的功率是降低造價的發(fā)展趨勢。
8.適應性。從我國持續(xù)發(fā)展核電工業(yè)的政策出發(fā),我國核電的本地化制造,不僅是百萬千瓦級核電機組,而且要向1200MW、1300MW、1500MW、1700MW甚至更高等系列發(fā)展。從這一方面來講,半速機有更好的適應性,機組的安全可靠性更容易得到保證,有利于核電機組向大功率化不斷發(fā)展。
根據對世界上400多臺核電機組統(tǒng)計,使用全速機的核電機組約為1/4,其單機容量多在400MW以下,而世界上已投運的單軸百萬千瓦級及以上的核電機組大約共有219臺(包括大亞灣及嶺澳核電站4臺1000MW等級機組),其中半速機209臺,全速機10臺。在電網頻率是60Hz的國家中,幾乎全部采用半速機組,在電網頻率為50Hz的國家中,全速機和半速機都有使用,但絕大多數為半速機。我國大陸已投運的核電機組中,只有秦山三期的汽輪發(fā)電機組為半速機,其余全部為全速機。
另外中廣核在建的CPR1000中的汽輪發(fā)電機組為半速機。從各大核電汽輪發(fā)電機組制造商制造的產品來看,西門子(西屋已被其收購)、三菱、日立、東芝生產的百萬千瓦級以上的核電汽輪發(fā)電機組全部為半速機,ABB和ALSTOM既生產半速機又生產全速機。俄羅斯生產全速機。從當前核電機組的發(fā)展趨勢來看,對于1000MW及其以上等級的汽輪發(fā)電機組,大多采用半速機。半速機的設計、制造、運行經驗遠比全速機豐富。
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