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专题讲座 (更新时间2009年4月13日)

   

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引进三代核电技术加快我国核电发展

 
 

  一、引进第三代核电技术是加快中国核电发展的需要
  
  核电作为一种清洁安全的能源,与火电、水电一起构成了当今世界电力的三大支柱。全球目前核电年发电量2.98万亿千瓦时,占世界发电总量的16%,西欧OECD(经合组织)国家的电力有43%来自核电。进入21世纪以来,受高油价和全球变暖的影响,包括美国、俄罗斯在内的许多国家重新审视核电在各国能源安全中的战略地位,把发展核电作为满足能源需要、增进能源安全的重要选择。
  
  从世界核电机组的技术构成看,在役机组的绝大多数属于第二代和第二代改进技术,其中压水堆又占到一半以上。累计超过12000多个堆年的运行实践证明,这类核电机组的技术比较成熟,安全性能良好,经济上也具有较强的竞争力。近年来,以美国为代表的一些核电大国通过对运行核电机组的技术改造,增效延寿,普遍把原来40年的设计寿期延长到60年,在保证安全的前提下,挖掘了核电的潜力,进一步提高了核电的经济性。与此同时,一些国家新开工的核电项目还在继续选用第二代改进型技术,说明第二代改进技术在当前仍然具有较大的生存和发展空间。
  
  上世纪90年代,为了解决因切尔诺贝利事故带来的广大公众对核能利用的接受性,世界核电界集中力量对严重事故的预防和后果缓解进行了研究和攻关,美国和欧洲先后提出了符合“用户要求”(URD\ERD)的概念,并在此基础上,开发了安全性、经济性更好的第三代核电技术。第三代核电技术通过采用非能动安全系统或增加安全系统冗余度、增设缓解严重事故后果的工程措施、应用数字化仪控系统等先进技术,降低核电厂的严重事故风险,实现更高的安全目标。第三代核电技术问世以后,受到全球核电用户的普遍关注,包括中国在内的一些核电业主已经选用第三代核电技术进行新的核电机组建设。
  
  我国于2004年确定了积极发展核电的方针,并在2006年3月通过了《核电中长期发展规划(2005~2020年)》,提出了“2020年我国运行核电的装机容量达到4000万千瓦、在建核电装机容量1800万千瓦”的发展目标。根据远期能源需求预测,2020年以后,我国核电还会有更大的发展。为了实现我国核电中长期发展规划要求,顺应世界核电技术进步的潮流,国家作出了以全面技术转让的方式引进AP1000,建设浙江三门、山东海阳核电示范工程的重大决策。通过全面技术转让和示范工程建设,完成对引进的先进核电技术的消化吸收,并在此基础上积极开展自主创新,最终实现第三代核电技术国产化、自主化、批量化建设的目标。
  
  应该清醒地看到,第三代核电技术尽管先进,但目前尚没有经历过建设和运行的全过程考验,无论是业主还是供应商,都没有足够的经验可供借鉴,第三代核电技术示范工程的建设不可避免地存在一定的风险。世界上一些核电发达国家对建设第三代核电技术首期工程也是持十分谨慎的态度,采取各种措施防范可能的风险。比如首期工程一般只建设单台机组,待取得经验以后再推广,使风险和可能的损失降到最低;政府对首期工程提供资金补贴或政策优惠,与企业共同承担投资风险等等。
  
  因此,在示范工程的首台机组建成并取得初步运行经验之前,同类核电项目的建设应当十分慎重。在这期间,重点是做好第三代核电技术的消化吸收,做好第二代和第三代核电技术的衔接与统筹。为了全面实现《核电中长期发展规划(2005~2020年)》的目标,国家应当再安排一批第二代改进型核电项目建设,通过第二代核电技术的自主化、批量化建设,降低设备制造成本和核电站比投资,提升自主化能力,促进我国核能产业的规模化发展。
  
  二、引进第三代核电技术要坚持自主研发和技术引进相结合
  
  第三代核电技术的引进和转让,为我国核电技术的快速进步提供了良好条件和重要平台。我们要充分利用这个机会,通过对引进技术的比较、消化和实践的过程,掌握先进技术的真谛,做到不仅知其然而且知其所以然,并在更高的起点上实施再创新,实现第三代核电技术示范电站的顺利建设和国产化、自主化目标。
  
  当代核电技术的进步是一个不断发展的过程,是一个从量变到质变的渐进过程。要想真正实现中国核电技术的自主化发展,必须依靠自己的力量,始终不渝地坚持自主研发和技术引进相结合的方针。实践证明,对于高技术产业来说,自主研发的强度和比重决定了引进技术消化吸收和掌握的程度,也关系到产业的长期健康发展。
  
  从我国大陆第一座核电站――秦山核电站开始建设算起,我国核电建设已有二十多年的历史,已经在核电技术研究开发、核电站设计、设备制造、工程建设、运营管理、核燃料供应、技术服务和培训教育等方面形成了相当的能力。因此,坚持自主研发和技术引进相结合的方针,就要充分发挥现有核电工业基础的作用,充分发挥核能研发机构和企业的创新主体作用,吸收和调动各方面的力量参与技术引进,开展自主研发。这不仅对第三代核电技术的引进消化吸收有重要作用,而且对我国整个核电产业的自主开发和能力提升有深远的影响。
  
  当前,要按照国务院核电自主化领导小组的统一部署,既要建设好示范核电工程,又要全面掌握先进核电技术。同时,按照《国家中长期科学和技术发展规划纲要》的要求,积极开展“大型先进压水堆与高温气冷堆核电站”重大科技专项的研发,做好专项启动前的各项准备工作。要集中力量开展有针对性的试验研究和实验验证,在自主创新的实践过程中,努力构建我国核电自主化工业体系和技术创新体系,形成中国自主品牌的先进核电技术。
  
  作为核电产业起步较晚的国家,中国核电产业的发展和技术进步离不开国际合作与交流。中国在引进第三代核电技术的同时,也要积极参加国际上先进核电技术的合作研究。可以相信,随着第三代核电技术示范工程的成功建设和自主研发工作的深入开展,第三代核电技术将逐步走向成熟,成为2020年前后中国核电市场新建机组的主力军。
  
  三、第三代核电技术的特点
  
  运用第三代核电技术建造的第三代核电站的主要特点有:
  
  1.采用基于安全和成熟的核电技术,提高燃料利用率,降低燃料循环成本。
  
  2.采用重大的创新手段,显著提高了安全水平。特别是在堆芯熔化的防范及其潜在后果的缓解方面,满足了欧洲用户要求(EUR)和美国电力研究院的用户要求文件(URD)。
  
  3.在设计、执照申请、建造、调试、运行和维修等方面受益于全球范围内的经验反馈和专有技术,对建造方法和任务序列持续不断地改进,进一步缩短建造时间,最大程度地减少技术和财务风险,促进可持续发展。
  
  4.提高机组效率和机组整个寿期的平均可利用因子,缩短停堆换料和在役检查的时间,以适应电力市场开发的新形势要求,具有更强的竞争力。
  
  第三代压水堆核电站的典型机型主要有法国的EPR、韩国的APR1400和美国的AP1000等。
  
  2007年3月,国家核电技术公司与美国西屋联合体在京签署了第三代核电自主化依托项目AP1000核岛采购及技术转让框架合同。采用AP1000技术的世界首座第三代核电站―――三门核电站将于今年正式开工。那么,AP1000是怎样的第三代核电机组?
  
  AP1000属双环路的压水堆,每环路包括一条热腿、两条冷腿,两台主冷却剂泵并列行动,泵吸入口直接焊在蒸汽发生器底部。
  
  AP1000机组的主要特点是:
  
  1.专设安全系统采用高度可靠的非能动设计,仅利用重力、对流、蒸发、凝结、蓄压等自然现象,确保初始事件后的反应性控制、余热导出、放射性物质包容,不需要动力机械驱动。既大幅度简化了厂房和系统,节省了投资,又将堆芯熔毁率降低近两个数量级。
  
  2.采用模块化设计和施工,提高建造质量并缩短工期。工程采用3D设计、虚拟建造、数字化电厂等技术,提高设计质量、优化进度。
  
  3.堆芯装载的RobustTM燃料组件,采用整体可燃毒物IFBA、ZirloTM合金包壳管,两端低富集铀的环形再生区设计,其最高卸料燃耗可达58000MWd/tU,提高了机组经济性。
  
  4.核蒸汽供应系统设计寿命60年,中子通量密度测量从压力容器顶部引出并实时监测,堆芯多富集度、18个月换料设计,加强了堆芯中子反射层,主管道采用LBB(Leak-Before-Break)设计准则,更大的稳压器容积。可靠的罐装式主冷却剂泵,电机及轴承全部水冷,极大简化了运行支持系统,消除了轴封冷却剂不受控泄漏隐患,简化了运行维护操作。
  
  5.采用灰棒调节堆功率,无须调硼即可满足日负荷跟踪的要求。
  
  6.全数字化监测、控制、保护系统。
  
  可见,AP1000的先进技术性主要体现在通过“简化”系统来提高电站的安全性、建造经济性,同时采用较先进的设计、材料、制造、仪控等技术提高性能。
  
  当然,美国标准设计的AP1000堆型需要在中国进行本地化改进。主要涉及:法规、标准、规范的适应性;具体厂址优化,如抗震、抗飞射物(飞机撞击)设计的强度;非安全重要物项由单设到共享,某些系统或设备,若机组间共享或互相应急支援,经评价可明显提高机组安全性或经济性的,应采用共享设计;英制单位下的取整;电气设备的电压等级、交流电频率等纳入中国规范;参考AP1000标准设计进行再创新,会有许多深入细致的工作要做。(中国电力报)
 
 
     
 
 

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