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AP1000技术与我国大型先进压水堆技术研发黄学清摘要 美国西屋公司开发的第三代核电站AP1000将在我国三门、海阳两个厂址共建4个机组，同时进行相应的技术转让。作为我国重大科技专项之一的大型先进压水堆核电站示范工程项目，应该抓住这一有利机会，充分借鉴AP1000在非能动安全系统设计、反应堆设计、模块化设计与建造、全数字化仪控系统、预防和缓解严重事故对策等方面的先进理念和先进技术，并结合中国的实际情况进行必要的改进，形成具有中国大型先进压水堆的技术路线，通过自主创新掌握核心技术，形成自主研发能力并开发出具有自主知识产权的先进核电站。AP1000 Technologies and Development of Large-sized Advanced PWR Nuclear Plants in ChinaHUANG Xueqing1AP1000总体性能分析1.1 AP1000具有先进的设计理念与二代核电厂技术有显著的区别，AP1000通过采用全非能动专设安全系统，提高系统的可靠性，简化系统，并采用模块化建造技术缩短建造周期，以此来达到电厂安全性和经济性的有机协调。与传统的压水堆安全系统相比，AP1000采用的全非能动系统不需要种类繁多、必不可少的安全支持系统，如安全级的交流电源、HVAC(加热、通风、空调系统)、冷却水系统及安装这些系统的抗震厂房，减少了运行人员的操作，通过这些设计改进，AP1000机组的安全性得到显著的提升，其堆芯熔化概率为310-7,远小于URD要求的10-。同时，AP1000通过简化系统，显著减少设备数量、降低设备等级，运用虚拟技术和模块化建造技术，缩短建造工期，体现了良好的经济性。1.2 主要的设计特征与评价a. 先进的反应堆设计。AP1000反应堆堆芯采用157组AP1000燃料组件，可燃毒物可采用IFBA，从首炉堆芯开始就具备18个月的长燃料循环，具备不调硼负荷跟踪能力。采用堆顶测量技术，取消反应堆压力容器底部贯穿件；采用一体化堆顶结构，增加结构刚度，并减少大修换料操作时间。b. 非能动安全技术。应对设计基准事故，AP1000采用了全非能动专设安全系统：采用非能动余热排出系统用以对抗在二次侧带出热量减少的事故；采用堆芯补水箱、安注箱、IRWST提供失水事故下的堆芯淹没和冷却；采用非能动安全壳冷却系统作为安全壳热量导出系统，作为电厂的最终热阱。上述非能动安全系统不仅简化了传统电厂复杂的安全系统，而且减少了人员干预而可能产生的误动作，改善人机界面，提高了核电站的安全性，并使核电厂成本显著下降。c. 系统简化。如前所述，由于采用全非能动系统，反应堆安全不需要大量的安全支持系统、设备的安全等级可以降低、可以显著减少设备数量和抗震厂房，提高系统的可靠性，降低电厂的投资成本。d. 全数字化仪控系统。AP1000仪控系统是一个先进的分布式计算机控制系统，其主要特点是在保护系统的设计上考虑了多样性后备。e. 模块化建造技术。根据各自系统的特点，AP1000将系统划为不同的模块，直接在工厂进行预制、组装，最后在电厂内总装，模块化设计是AP1000详细设计的组成部分，是AP1000实现压缩工期降低成本的重要措施之一，同时还能提高工程质量。f. 先进的预防和缓解严重事故对策。AP1000在设计上考虑了所有的严重事故现象，针对每一严重现象均采取了对应的缓解措施：采用堆腔淹没系统防止反应堆压力容器熔穿;采用多级自动卸压系统防止高压熔堆;采用非能动可燃气体控制系统防止氢气燃爆等。总之，AP1000技术是压水堆革新性技术，其先进的设计理念、突出的设计特点，值得我们借鉴。2我国大型先进压水堆核电站示范工程重大专项简介大型先进压水堆压水堆示范工程项目是国家中长期科技发展规划(20062020)重大专项之一，是国家在我国已有的技术、工业和人才资源基础上，立足自主研发，并充分消化吸收国外先进技术，使我国具有独立自主设计建造和批量发展具有自主知识产权的第三代压水堆核电机组能力的重大举措。大型先进压水堆核电站重大专项的总体目标是:在现有技术基础上，通过研究开发、试验验证、建造运行、反馈优化和设计定型这一全过程的工作，充分消化吸收国外引进技术，通过自主创新，发展并掌握核心技术；建立起一个完整、配套、先进的核能自主创新研发平台;发展和提升我国在核能技术方面的原始创新能力、引进消化吸收再创新能力和集成创新能力，从而增强我国核能工业的整体竞争能力；满足国民经济发展和国防建设的需要；满足我国核电产业长期可持续发展的需要。3当前形势下重大专项的实施重大专项的实施绝不可照抄照搬引进的核电技术。必须坚持以我为主，自主创新的原则，在主要依靠我国既有的技术、工业、人才和研发平台的基础上，充分借鉴吸收国外先进技术，选择并确定具有自主知识产权的、有利于国产化的技术路线。通过对AP1000引进技术的消化、吸收，全面掌握其设计技术，结合重大专项的实施，从关键技术攻关着手对之进行再创新，从而形成我国完整系统的研发平台、获得拥有自主知识产权的技术和持续进步的能力。中国核动力研究设计院作为我国惟一的核动力技术研发的综合性专业研究院，在长期的核能动力技术研究开发和工程设计中形成了相当的技术基础、相对独立的工程设计和研究技术队伍以及国内唯一具有相当规模的NSSS研发平台，在对AP1000先进技术进行深入的分析后结合我国的具体国情，提出了大型先进压水堆示范工程研发的技术路线：a. 以突破NSSS关键技术作为重大专项工作的核心，技术研发和工程建设分步实施；b. 采取提高核电机组功率、提高机组效率，同时简化系统的总体设计思路；c. 在技术可行性、工程现实性的详细论证基础上，充分吸纳AP1000的先进反应堆、非能动安全系统、数字化仪控系统、严重事故对策及模块化建造设计技术；d. 结合目前设备制造基础和能力，充分考虑主要设备的国产化的可实现性，同时吸纳其它先进压水堆核电技术。4 建议a. 必须尽快统筹研发力量，以核蒸气供应系统、核岛技术研发为核心，体制创新，保证技术转让的国内共享；由国家统筹规划，充分利用国内现有的技术基础、研发队伍和试验研究平台，依照国内研究设计、设备制造、工程建设力量各自的特点，合理布局，共同开发引进技术；b. 尽快实施重大科技专项，以工程需求牵引、技术进步推动为指导思想来促进引进技术的消化吸