核电站运行原理

核电站运行原理中辐核仪昌江项目部2015年7月CRP1000、CNP1000、ACP1000等核电机型的简介AES-91是俄罗斯压水堆技术，单机容量106万千瓦。AP1000是AdvancedPassivePWR的简称，1000为其功率水平（百万千瓦级），该机型为西屋公司设计的3代核电机型。AP1000采用创新性的非能动技术。AP1000及其国产化机型或将成为我国三代核电主流机型。1/78EPR（欧洲先进反应堆）是国际上最新型反应堆（法国N4和德国建设的Konvoi反应堆）的基础上开发的，吸取了核电站运行三十多年的经验。在建示范堆处于世界先进水平。CPR1000是中广核推出的中国改进型百万千瓦级（1000MW）压水堆核电技术方案。它是在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，结合20多年来的渐进式改进和自主创新形成的“二代加”百万千瓦级压水堆核电技术。技术来源于法国引进的百万千瓦级机型——M310。2/78CNP是ChinaNuclearPower的简写。CNP650额定功率65万千瓦，是我国自主设计的高水平60万千瓦级商用压水堆核电机型。该种机型主要应用在秦山核电二期项目中。兄弟机型还有CNP350及CNP1000。3/78ACP1000(AdvancedChinaPWR)是中核根据CNP600（这个基本有自主产权）研制出来的，也在向着EPR靠近，融合了好些AP1000的非能动理念，具有自主知识产权。据称，巴基斯坦将成为全球第一个应用中国具有自主知识产权的ACP1000核反应堆的国家。有迹象显示，除巴基斯坦之外，阿根廷或许会成为ACP1000的下一个海外客户。4/78CAP1000/CAP1400是国家核电技术公司在引进西屋AP1000核电技术的基础上“引进、吸收、消化、再创新”开发的三代核电机型。国家核电技术公司目前的海外重点市场是南非和巴西，采用的机型将是具备自主知识产权的三代核电CAP1400。华龙一号核电技术是由中核集团和中广核集团联手打造的。5/78R—反应堆厂房K—燃料厂房L—电气厂房W—连接厂房D—柴油发电机厂房N—核辅助厂房6/787/78前言CPR1000是以中国广东核电集团从法国引进的百万千瓦级核电机组为基础，结合技术改进形成的中国大型商用压水堆技术方案。CPR1000是目前我国设计自主化、设备本地化、建设自主化、运行自主化水平最高且以国内运行业绩最佳核电站为参考基础的技术方案。CPR1000是根据世界上同类型机组1000多堆年运行经验不断持续改进的技术结晶。8/78前言CPR1000是立足于国内已有主流技术基础上的核电站。CPR1000是一个先进、成熟、安全、经济的，可以自主批量建设的“二代加”主力堆型。LAⅡ1号机组为CPR1000技术方案的首台机组，HYH一期工程四台机组采用CPR1000技术方案。CPR1000符合核电科技发展规律，可与第三代核电技术平稳过渡衔接。9/78目录第一部分：核电站原理概述第二部分：CPR1000主要特性第三部分：CPR1000核岛主体结构第四部分：CPR1000系统知识第五部分：DCS系统的介绍10/78第一部分：压水堆核电站原理概述由原子核反应堆释放的核能通过一套动力装置将核能转变为蒸汽的动能，进而转变为电能。该动力装置由一回路系统，二回路系统及其他辅助系统和设备组成。一回路系统是将核裂变能传给冷却水的热能装置。它由原子反应堆、主冷却泵、稳压器、蒸汽发生器以及相应的管道等组成。原子核反应堆内产生的核能，使堆芯发热，高温高压的冷却水在主冷却泵驱动下，流进反应堆堆芯，冷却水温度升高，将堆芯的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器一次侧再把热量传递给管子外面的二回路循环系统的给水，使给水加热变成高压蒸汽，放热后的一次侧冷却水又重新流回堆芯。这样不断地循环往复，构成一个密闭的循环回路。回路中的压力由稳压器进行控制。压水堆核电站原理11/78第一部分：压水堆核电站原理概述压水堆核电站原理图压水堆与沸水堆的区别？12/7813/78沸水堆具有较低的运行压力（约为70个大气压），冷却水在堆内以汽液形式存在压水堆一回路压力通常达150个大气压，冷却水不产生沸腾。14/78裂变过程235U+1n=137Ba+97Kr+2n视频15/7816/78第二部分：CPR1000主要特性百万千瓦级压水堆核电站是国家早在1983年就已经明确的核电技术路线。中国广东核电集团20多年来一直坚持这一路线，积极开展系列化、标准化百万千瓦级压水堆核电站的建设，并已形成一套自有的产业化经验。目前，世界上共有核电机组441座，其中压水堆有300多座，并且大部分都是百万千瓦级机组。广东核电技术的引进是从法国开始的。法国百万千瓦级核电技术的原型是美国西屋公司标准312堆型，通过改进批量化建设发展成为标准化的CPY技术。为了提高法国核电的出口竞争力，法玛通公司在CPY的基础上形成了安全性和经济性较好的M310堆型。大亚湾核电站引进的就是这种新型的M310堆型，高起点起步，开展了百万千瓦级大型商用核电技术的消化、吸收和创新工作。中国改进型压水堆（1000MW）核电站17/78第二部分：CPR1000主要特性设计理念采用纵深防御的策略，采取事故预防和事故缓解措施。LostofCoolantAccident安全可靠——平衡的安全设计更可靠18/78第二部分：CPR1000主要特性设计理念CPR1000借鉴和采纳同类电站的运行经验反馈，进一步提升电站的技术水平，以LAⅠPSA结果为导向，针对主要的事故序列采取必要的改进措施，制定严重事故对策，采用合理、平衡的安全设计，进一步接近第三代概率安全目标。PSA:ProbabilitySafetyAssessment安全可靠——平衡的安全设计更可靠19/78第二部分：CPR1000主要特性运行实践Dayabay与LAⅠ四台机组的良好运行纪录是CPR1000安全可靠的有力证明。自1999年开始，Dayabay与64台法国同类型机组在四个领域累计26项次的安全业绩挑战赛中，共获得14项次第一名。2006年5月13日，大亚湾核电站1号机组较原计划提前12.94天完成第一次十年大修，成为我国在运行核电站中首个走过设计寿期内除退役外所有关键路径的核电站。2006年3月9日，Dayabay1号机组实现整个燃料循环不停机连续安全运行485天的国内新记录；2007年6月30日，该机组继续保持国内核电机组无非计划停堆安全运行1829天的最高记录，目前该纪录还在延伸。安全可靠——平衡的安全设计更可靠20/78第二部分：CPR1000主要特性运行实践与1994年投产初期相比，Dayabay机组年发电量已由可研报告的100亿千瓦时提高到目前的150亿千瓦时；反映核电站安全技术水平的堆芯熔化概率由1.24Ⅹ10-5降至1.03Ⅹ10-5，高于欧美运行机组的安全技术水平。LAⅠ建成投产以来，安全运行业绩优良。1#机创造了商运后连续两个燃料循环无非计划停机停堆安全运行592天的世界纪录，2#机创造了自首次临界及商运起无非计划停堆安全运行935天的世界核电新机组最好纪录。2006年，LAⅠ实现上网电量150.62亿千瓦时，能力因子达到91.3%；在国际上衡量核电站安全运行水平的9项关键指标（WANO）中，有8项超过世界中间水平，其中4项达到或超过世界先进水平。安全可靠——平衡的安全设计更可靠21/78第二部分：CPR1000主要特性技术方案基于Dayabay和LAⅠ的成熟设计，采用经验证的技术和定型的设备，同类型机组在世界上已有1000多堆年运行经验。Dayabay采取了三哩岛事故后的修改，使其达到了国际核电80年代末的水平；LAⅠ结合法国核电站十年大修计划（LOT93）及Dayabay运行经验反馈采取了一系列的改进，使其达到了国际核电九十年代中的水平。三次大的核事故？成熟——逐步改进更趋成熟美国——三哩岛79前苏联——切尔诺贝利86年日本——福岛11年22/7823/78第二部分：CPR1000主要特性全面实现四个自主化经过Dayabay、到LAⅠ的经验积累，CPR1000基本实现了设计自主化。同时由于设计的标准化、自主化，并且相对于参考电站改动较小，完全可以实现设计复用。设备制造通过LAⅡ的经验积累进一步实现本地化，本地化比例可达70%以上，并提高本地化的质量。经过HYH4台机的建设，设备制造本地化比例将获得更大的提高，质量将更有保障。百万级压水堆型在LAⅠ就已经实现了建设及运行自主化，CPR1000可以实现自主建设、自主运营。因此，CPR1000将是我国近期实现核电建设四个自主化水平最高的核电站。经济24/78第二部分：CPR1000主要特性经济性和市场竞争力持续提高从Dayabay到CPR1000逐步提高了设计自主化、设备制造本地化比例以及机组效率，且已完全实现建设自主化，单位造价已显著下降。在此基础上CPR1000进一步提高设计自主化比例，设备基本实现本地化。如果小批量建设，考虑到设计复用以及批量采购，单位造价可低于1300美元/千瓦，国产化成熟并批量化后争取实现1万元人民币/千瓦。采用先进的燃料管理策略、提高燃耗深度以及降低放射性废物的产生量，完全自主运行，进一步降低运营成本。成熟技术的应用和持续的改进将进一步提高运行可靠性，保证了电厂可利用率超过87%，从而进一步提高竞争力，使得上网电价同脱硫、脱硝火电机组相比具有竞争力。经济25/78第二部分：CPR1000主要特性经济26/78第二部分：CPR1000主要特性达到国内外同类机组先进水平Dayabay及LAⅠ是目前国内运行的技术先进、运行业绩最佳的大型商用核电站。CPR1000以此为参考，并在此基础上作必要技术改进，确保其先进性。为了基本满足新安全法规、导则的要求，采用新技术：在岭澳核电站二期基础上进一步完善数字化仪控技术事故处理规程由事故定向转为状态定向；采用半速汽轮发电机组首炉堆芯即采用18个月换料方案压力容器设计寿命达到60年采用堆坑注水技术主回路应用破前漏（LBB）设计理念Leakbeforebreak先进27/78第二部分：CPR1000主要特性进一步完善数字化仪控技术有助于提高电厂安全性、经济性扩展性好，可及时采纳先进计算机技术有利于专家系统的建立可较大程度上适应仪控设备更新换代先进—新技术128/78第二部分：CPR1000主要特性事故处理规程由事故定向转为状态定向减轻操作员负担，降低人因失误；有利于处理多重事故；有利于与严重事故处理规程接口。先进—新技术229/78第二部分：CPR1000主要特性采用半速汽轮发电机组提高机组效率，继而提升电价竞争力；半速机组的供货商选择范围较大，可以形成多家厂商竞争的局面。先进—新技术330/78第二部分：CPR1000主要特性首炉18个月换料减少了换料大修次数，降低大修成本，降低人员的受辐照剂量；提高电站可利用率，增加年发电量；降低放射性废物产生量降低燃料循环成本减少反应堆压力容器的中子注量。先进—新技术431/78第二部分：CPR1000主要特性反应堆压力容器设计寿命为60年低泄漏设计，减少了对压力容器的中子辐照；RPV堆芯活性段采用整体锻件；严格控制RPV材料中的辐照敏感元素Cu、P、S、Ni等的含量。先进—新技术532/78第二部分：CPR1000主要特性堆坑注水技术有利于防止或延迟压力容器RPV熔穿防止堆芯熔融物与混凝土反应防止安全壳底板熔穿抑制安全壳内氢的产生量安全壳保持完好性的概率提高。先进—新技术633/78第二部分：CPR1000主要特性主回路应用LBB设计理念破前漏（LBB）理念是建立在管道力学分析基础上的设计准则，设计准则应用在核电设计和建设中已趋成熟；取消主管道防甩止挡块，减少主管道阻尼器，从而简化设计，改善了维修及在役检查的可接近性，降低了工作人员的辐照剂量，提高了安全性并降低了运行维修成本；简化主回路及其它关联设计，降低制造和建造成本。先进—新技术734/78第二部分：CPR1000主要特性工程建造采用可视化进度控制直接在三维模型上显示施工进度的进展和状态，检验施工