AP1000技術(shù)是美國(guó)西屋公司開(kāi)發(fā)的第三代百萬(wàn)千瓦級(jí)先進(jìn)壓水堆核電機(jī)組,其堆芯采用西屋的加長(zhǎng)型堆芯設(shè)計(jì),這種堆芯設(shè)計(jì)已在比利時(shí)的Doel 4號(hào)機(jī)組、Tihange 3號(hào)機(jī)組等得到應(yīng)用;燃料組件采用可靠性高的Performance+;主回路設(shè)計(jì)類(lèi)似于美國(guó)燃燒工程公司(CE)設(shè)計(jì)的System 80。采用增大的蒸汽發(fā)生器(D125型),和正在運(yùn)行的西屋大型蒸汽發(fā)生器相似;穩(wěn)壓器容積有所增大;主泵采用成熟的屏蔽式電動(dòng)泵;主管道簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),減少焊縫和支撐;壓力容器與西屋標(biāo)準(zhǔn)的三環(huán)路壓力容器相似,取消了堆芯區(qū)的環(huán)焊縫,堆芯測(cè)量?jī)x表布置在上封頭,可在線(xiàn)測(cè)量。
AP1000 單臺(tái)機(jī)組NSSS的熱功率為3415MWe ,電功率為1115MWe,熱效率約為33%,機(jī)組可利用率為93%,堆芯熔化頻率為:2.41×10-7/堆年,嚴(yán)重事故下大量放射性物資向環(huán)境釋放概率為:1.95×10-8/堆年;機(jī)組采用單堆布置,反應(yīng)堆廠(chǎng)房采用雙層安全殼,內(nèi)層為鋼安全殼,外層為混凝土結(jié)構(gòu)(其屋頂設(shè)置非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)儲(chǔ)水箱);施工安裝過(guò)程采用模塊化的建造模式,有利于縮短建造工期。
AP1000區(qū)別于二代加壓水堆核電機(jī)組的主要特點(diǎn)就是“非能動(dòng)”的安全系統(tǒng)。“非能動(dòng)”設(shè)計(jì)概念就是利用固有的熱工水力特性,簡(jiǎn)化安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使核電站保證安全的措施不再依賴(lài)泵、風(fēng)機(jī)等能動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行,從而大幅度地減少了安全級(jí)的閥、泵、電纜及抗震廠(chǎng)房;取消了1E級(jí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng);減少了大部分安全級(jí)能動(dòng)設(shè)備;降低了大宗材料用量;系統(tǒng)簡(jiǎn)化使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化、工藝布置簡(jiǎn)化、施工量減少、運(yùn)行及維修量也相應(yīng)減少。設(shè)計(jì)中采用的非能動(dòng)的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施使安全性能得到提高,同時(shí)也提高了機(jī)組和經(jīng)濟(jì)性。
一、非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)
AP1000非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)包括非能動(dòng)余熱去除系統(tǒng)和安全注入系統(tǒng)。
與傳統(tǒng)壓水堆應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)相比,AP1000非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)除了具有安全注射和應(yīng)急硼化的功能外,還具有堆芯應(yīng)急衰變熱導(dǎo)出和安全殼 pH 值控制的功能,替代了傳統(tǒng)壓水堆輔助(應(yīng)急)給水系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)的部分功能。在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中,引入一個(gè)非能動(dòng)熱交換器。當(dāng)冷卻劑泵失效時(shí),水流
自然循環(huán)到該熱交換器,后者將熱量載帶到安全殼內(nèi)的換料水箱(IRWST)。傳熱過(guò)程無(wú)需動(dòng)力。當(dāng) IRWST達(dá)到飽和時(shí),向安全殼大氣蒸發(fā),非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)動(dòng)作,冷凝水沿殼壁流回環(huán)料水池,可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的堆芯冷卻。安全注入系統(tǒng)由兩臺(tái)堆芯補(bǔ)給水箱(CMT)、兩臺(tái)安全注射箱和IRWST 組成,連接于反應(yīng)堆冷卻劑環(huán)路并充滿(mǎn)硼水,注射依靠重力和氣體儲(chǔ)能的釋放。當(dāng)正常上充水系統(tǒng)失效時(shí),可應(yīng)付小泄漏及由失水事故引起的大泄漏,CMT、安全
注射水箱和IRWST 為堆芯提供冷卻。依靠 IRWST 提供冷卻水注入保持LOCA后期冷卻和余熱去除,和安全殼冷卻系統(tǒng)一起建立再循環(huán),使堆芯保持淹沒(méi)。
二、非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)
AP1000非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)壓水堆的安全殼噴淋系統(tǒng)的主要功能相同,其作用是發(fā)生LOCA事故或主蒸汽管破裂事故發(fā)生在安全殼內(nèi)時(shí),排出安全殼內(nèi)的熱量。非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)以鋼安全殼作為傳熱界面,將空氣從外層屏蔽殼入口引入,通過(guò)外部環(huán)廊到達(dá)底部,在空氣折流板底部轉(zhuǎn)向180度,進(jìn)入內(nèi)部環(huán)廊,再沿安全殼內(nèi)壁向上流動(dòng)。由于內(nèi)部環(huán)廊空氣被加熱和水蒸氣存在,造成內(nèi)外環(huán)廊空
氣密度差,形成空氣的自然循環(huán),空氣最終從屏蔽殼頂部煙囪排出。在安全殼頂部設(shè)有可供72小時(shí)的冷卻水貯存箱,水依靠重力向下流,在鋼安全殼弧頂和殼壁外側(cè)形成一層水膜。當(dāng)安全殼內(nèi)壓力或溫度過(guò)高時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟。由形成的水膜和空氣自然循環(huán)導(dǎo)出安全殼內(nèi)的熱量,降低安全殼的壓力,保證安全殼不受損壞。
三、非能動(dòng)安全殼裂變產(chǎn)物去除系統(tǒng)
AP1000在設(shè)計(jì)上沒(méi)有安全相關(guān)的安全殼噴淋系統(tǒng)用于去除安全殼中的裂
變產(chǎn)物。安全殼大氣中活性物質(zhì)的去除完全靠自然的過(guò)程(如沉淀、擴(kuò)散、熱遷移等)。事故后如安全殼內(nèi)放射性活度升高,由防火系統(tǒng)提供的非能動(dòng)安全殼噴淋系統(tǒng)在安全殼外充氮罐的壓力作用下進(jìn)行噴淋,以限制裂變產(chǎn)物的釋放。絕大多數(shù)非氣態(tài)活性物質(zhì)最終沉積在安全殼地坑冷卻水中。非能動(dòng)主控室可居留系統(tǒng)失去交流電源時(shí),主控室非能動(dòng)應(yīng)急可居留系統(tǒng)向主控室通風(fēng)和充氣,維持工作人員可以繼續(xù)居留的環(huán)境至少72小時(shí),并兼作主控室、儀間和直流設(shè)備室的非能動(dòng)熱阱
四、非能動(dòng)主控室可居留系統(tǒng)
失去交流電源時(shí),主控室非能動(dòng)應(yīng)急可居留系統(tǒng)向主控室通風(fēng)和充氣,維持工作人員可以繼續(xù)居留的環(huán)境至少72小時(shí),并兼作主控室、儀表間和直流設(shè)備室的非能動(dòng)熱阱。