核電廠的代際演進 安全指標、電廠可利用率更高
世界核電走過了半個多世紀,經歷著技術創(chuàng)新的代際演進。
第一代核電廠主要指上世紀五六十年代美蘇英法少數國家建造的核能發(fā)電試驗裝置、原型電廠。這些核電廠具有明顯的研究探索性,尚沒有系統(tǒng)、規(guī)范的安全標準作為設計依據,但從工程實踐上驗證了發(fā)展核電的可行性。
第二代核電廠是按照較為系統(tǒng)的核安全標準設計的,實現了商業(yè)化、批量化。第二代核電技術支撐了上個世紀世界核電大發(fā)展,為改善能源結構做出了很大貢獻。
三哩島和切爾諾貝利核電廠事故后,美歐先后提出了“用戶要求文件”URD和EUR,要求核電廠安全性與經濟性相統(tǒng)一、先進性與成熟性相統(tǒng)一。依照用戶要求文件提出的需求,在已有經驗和技術的基礎上,先后研究開發(fā)出一批先進輕水堆,如美國的AP1000、法國的EPR、韓國的APR1400、日本的ABWR等,利用這些核電技術建造的核電廠統(tǒng)稱為第三代核電廠。通過實施國家科技重大專項,我國開發(fā)了具有自主知識產權的大型先進非能動壓水堆CAP1400,也是第三代核電技術。當前,第三代核電技術成為世界核電發(fā)展的主流,福島事故后各國新開工的核電機組基本都采用第三代核電技術。
第三代核電技術的基本特征表現為:
安全指標更高,例如事故條件下反應堆堆芯熔化的概率、大規(guī)模放射性釋放的概率,比第二代核電廠要低兩個數量級,安全殼能夠抗商用大飛機撞擊;
反應堆中大量使用可燃毒物,提高燃料燃耗,減少核廢物的產生量;
設計理念更為簡化,施工建設模塊化,工期進一步縮短;
采用數字化儀控系統(tǒng),電廠運行易于操作,能有效防止人因失誤的影響;
電廠可利用率進一步提高,電廠在役時間將提高到60年以上。
第三代核電技術的創(chuàng)新性突出表現為三個方面:
一是革新型的核電設計采用非能動安全的理念,在設計基準事故和超設計基準事故條件下,利用重力、對流等自然力驅動安全系統(tǒng),可以不依賴于能動部件和人員操作;
二是具備更為靈活的負荷跟蹤能力,部分三代核電機型能在半小時內實現從25%到100%的功率提升;
三是具有更大的單機功率,三代核電機組的電功率一般都達到了百萬千瓦以上。
創(chuàng)新引領核電未來。為了不斷拓寬核能和平利用空間,持續(xù)提高核電的安全性、經濟性、可靠性,人們還提出了“第四代核能系統(tǒng)”的概念,在減少核廢物、防止核擴散以及消除嚴重事故、避免廠外應急等方面提出了一系列更新穎的規(guī)劃設想。有關國家組建了“第四代核能系統(tǒng)國際論壇”,選擇了超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆系統(tǒng)、氣冷快堆、鈉冷快堆、鉛冷快堆等技術方案作為重點開發(fā)對象。

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