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中國阿根廷合作建設壓水堆核電站

時間:2015-02-10 09:47來源:能源局 作者:信息發布 點擊:
全球環保研究網訊,2015年2月4日,在國家主席習近平與阿根廷總統克里斯蒂娜的共同見證下,國家發展改革委副主任、國家能源局局長努爾?白克力與阿根廷聯邦計劃、公共投資與服務部部長胡里奧?德維多簽署了《中華人民共和國政府和阿根廷共和國政府關于在阿根廷合作建設壓水堆核電站的協議》。
    全球環保研究網訊,2015年2月4日,在國家主席習近平與阿根廷總統克里斯蒂娜的共同見證下,國家發展改革委副主任、國家能源局局長努爾•白克力與阿根廷聯邦計劃、公共投資與服務部部長胡里奧•德維多簽署了《中華人民共和國政府和阿根廷共和國政府關于在阿根廷合作建設壓水堆核電站的協議》。
 
    【相關資料】:
    一. 沸水堆與壓水堆工作原理
    沸水堆(Boiling Water Reactor)字面上來看就是采用沸騰的水來冷卻核燃料的一種反應堆,其工作原理為:冷卻水從反應堆底部流進堆芯,對燃料棒進行冷卻,帶走裂變產生的熱能,冷卻水溫度升高并逐漸氣化,最終形成蒸汽和水的混合物,經過汽水分離器和蒸汽干燥器,利用分離出的蒸汽推動汽輪進行發電。福島核電站建于20世紀70年代,屬于沸水堆。
    壓水堆(Pressurized Water Reactor)字面上看就是采用高壓水來冷卻核燃料的一種反應堆,其工作原理為:主泵將120~160個大氣壓的一回路冷卻水送入堆芯,把核燃料放出的熱能帶出堆芯,而后進入蒸汽發生器,通過傳熱管把熱量傳給二回路水,使其沸騰并產生蒸汽;一回路冷卻水溫度下降,進入堆芯,完成一回路水循環;二回路產生的高壓蒸汽推動汽輪機發電,再經過冷凝器和預熱器進入蒸汽發生器,完成二回路水循環。中國建成和在建共有13臺核電機組,除秦山三期采用CANDU堆技術,山東榮成采用高溫氣冷堆,其余均為壓水堆。
 
    二. 沸水堆與壓水堆共同點
    沸水堆和壓水堆都是屬于輕水堆,兩者都使用低濃鈾燃料,采用輕水作為冷卻劑和慢化劑,沸水堆系統比壓水堆簡單,特別是省去了蒸汽發生器;燃料都是以組件的形式在堆芯排布,組件由柵格排布的燃料柵元組成,燃料柵元由燃料芯塊、包殼構成;燃料放置于壓力容器當中,外面有安全殼,具備包殼、壓力邊界、安全殼三重防泄露屏障;沸水堆和壓水堆的發電部分功能也都一樣。
 
    三. 沸水堆與壓水堆的主要區別
    沸水堆采用一個回路,壓水堆有兩個回路;沸水堆由于堆芯頂部要安裝汽水分離器等設備,故控制棒需從堆芯底部向上插入,控制棒為十字形控制棒,壓水堆為棒束型控制棒,從堆芯頂部進入堆芯;沸水堆具有較低的運行壓力(約為70個大氣壓),冷卻水在堆內以汽液形式存在,壓水堆一回路壓力通常達150個大氣壓,冷卻水不產生沸騰。
 
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    四. 壓水堆相對沸水堆的優勢
    沸水堆控制棒從堆芯底部引入,因此發生“在某些事故時控制棒應插入堆芯而因機構故障未能插入”的可能性比壓水堆大,即在停堆過程中一旦喪失動力,就會停在中間某處,最終可能導致臨界事故發生;而壓水堆的控制棒組件安裝在堆芯上部,如果出現機械或者電氣故障,控制棒可以依靠重力落下,一插到底,阻斷鏈式反應。另外,對于控制棒向上引入的反應堆,其堆芯上部的功率高于底部,當反應堆喪失冷卻后,會導致產生熱量大的地方帶走熱量少,上部的燃料發生熔毀的概率增加。
    沸水堆遇緊急情況停堆,冷卻動力喪失時,燃料溫度增加,冷卻水逐漸氣化,回路壓力增加,必須進行釋壓處理,則會導致帶有放射性的氣體進入大氣,同時還需要起用備用電源進行主動地注水冷卻;壓水堆冷卻動力喪失時,可以用應急水泵對蒸汽發生器進行噴淋,并調節穩壓器壓力,保證一回路不出現局部沸騰,依靠一二回路的溫差實現自然循環,讓堆芯慢慢退熱。新的三代壓水堆在設計上擁有非能動性或稱自主能動性安全冷卻體系,擁有類似水塔性質的蓄水,至于安全殼上層,可以依靠重力完成注入冷卻水實現冷卻;另外堆芯有排氣管道開放外界,壓力可以得到控制。而福島為被動能動型冷卻體系,所以堆芯溫度在停堆后要依靠柴油發電機發電啟動,在柴油發電機無法啟動的情況下,導致溫度失控。
    沸水堆與壓水堆不同之處在于沸水堆沒有蒸汽發生器,一回路水通過堆芯加熱變成約285℃的蒸汽并直接引入汽輪機,因此常規島布置有一回路的冷卻劑管道,管道失效可能引起冷卻劑泄漏。壓水堆的一回路和蒸汽系統通過蒸汽發生器分隔開,而且蒸汽發生器安置在安全殼內,只要蒸汽發生器完整,放射性物質不會釋放到環境中,即使蒸汽發生器故障破損,利用安全殼貫穿件關閉,放射性物質也不會釋放到環境中。
    沸水堆壓力遠低于壓水堆壓力,因此在系統設備、管道、泵、閥門等的耐高壓方面的要求低于壓水堆。壓水堆由于壓力高,且多了蒸汽發生器、穩壓器等設備,技術性能要求及造價都要高許多。但正是由于壓水堆一、二回路將放射性冷卻劑分開,因此安全性高于沸水堆。
 
    五. 壓水堆的發展趨勢
    壓水堆核電廠因其功率密度高、結構緊湊、安全易控、技術成熟、造價和發電成本相對較低等特點,成為目前國際上最廣泛采用的商用核電堆型,占輕水堆核電機組總數的3/4。我國核電站以及潛艇基本都采用了先進的壓水堆核電機組,安全性比福島高很多。
    20世紀90年代,美國和歐洲核電先進國家對今后建設的核電廠的安全、技術、經濟性確定了一系列具體的奮斗目標。各國也著手研發同時滿足這些要求的第三代壓水堆。其中有代表的有法、德合作開發的歐洲動力堆EPR和美國西屋公司研發的AP1000。EPR提出在未來壓水堆設計中采用共同的安全方法,通過降低堆芯熔化和嚴重事故概率和提高安全殼能力來提高安全性,從放射性保護、廢物處理、維修改進、減少人為失誤等方面根本改善運行條件;AP1000則以全非能動安全系統、簡化設計和布置以及模塊化建造為主要特色。
    安全可靠是核電站發展的基石,中國也始終把核電安全放在第一位。我們有理由相信,隨著經驗的積累以及技術的進步,核電站的安全性能將逐步得到進一步提高,將要發展的第三代反應堆和未來的第四代反應堆會為我們安全利用核能營造新的環境。
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