8BUnit 6导学案(教师用)

一个先进的、非能动的和简化的核反应堆-AP1000AnAdvanced，PassiveandSimplifiedReactor-AP1000目录引言Chapter1.0：AP1000核电厂概论Chapter2.0：AP1000反应堆系统Chapter3.0：AP1000反应堆冷却剂系统Chapter4.0：非能动堆芯冷却系统Chapter5.0：安全壳和安全壳系统Chapter6.0：辅助系统Chapter7.0：蒸汽和能量转换Chapter8.0：仪表、控制系统Chapter9.0：电气系统Chapter10.0：AP1000安全分析引言压水堆核电站由核岛、常规岛和BOP(BalanceOfthePlant)组成。核岛由反应堆本体、主冷却系统(即热量传输系统)和安全系统组成。核电站的发展历史可划分为四个阶段。1960197019801990200020102020203020402050核电技术商业应用（建造）第一代第二代第三代第四代第三代比第二代技术具有更高的安全性和经济性，满足URD和EUR要求的先进核电机组第四代具有固有安全特性的核电技术，目前概念设计的研发阶段奥布涅斯克实验性核电站（前苏联）希平港核电站（美）徒累斯顿·费米一号堆（美）卡德豪尔（英）CANDU（加拿大）PWRs（如：中国秦山核电站、大亚湾棱电站、田湾核电站，英国SizwellB核电站）BWRsCANDU（世界上现已运行的430余座核电机组，大部分均为第二代核电机组。）第二代大型商用的核电机组，并实现了系列化和标准化AP1000EPRESBWRSestem80+ABWRACR1000极高温气冷堆超临界压水堆高增殖系数（≥1.6）钠冷快堆铅冷快堆气冷快堆熔岩堆第一代和平利用核能研发阶段的试验堆和原型堆第一代核电站证明了技术上的可行性第一代核电站是指各国在五十年代开发建设的实验性原型核电站，证明了：利用核能发电的技术是可行的，第一代核电站主要有：1954年，前苏联建成电功率为5MW的奥布涅斯克实验性核电站1956年，英国建成卡德豪尔石墨气冷堆原型核电站1957年，美国建成希平港压水堆原型核电站1960年，美国建成德累斯顿沸水堆原型核电站1962年，加拿大建成重水堆原型核电站第二代核电站证明了经济上的可行性第二代核电站是指上世纪七十年代至现在正在运行的大部分商业核电站，这证明了发展核电在经济上是可行的。20世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展，各国先后建成了400多台压水堆、沸水堆或重水堆第二代核电站，其中压水堆占60%以上。但是前苏联切尔诺贝利核电站严重事故和美国三哩岛核电站严重事故的发生，说明了第二代核电站在设计上对发生严重事故的可能性认识不足。这两起事故引起了公众对核电的安全性的疑虑，不少国家的核电发展因此停滞。第三代核电站的优越性第三代核电技术是指满足《美国用户要求文件（URD）》或《欧洲用户要求文件（EUR）》，具有更高安全性的新一代先进核电站技术。它在设计上必须具有预防和缓解严重事故的设施，在经济上能与天然气机组相竞争，并且能在近期（2010年前）进行商用建造。三代核电技术在能源转换系统方面大量采用了二代的成熟技术，但是在安全性方面大大提高。《美国用户要求文件（URD）》能源部和核管会的支持下，对进一步大力发展核电的可行性进行了研究，认为从已有的经验和技术来说美国能够开发出新一代的核电站，其安全性和经济性可以被公众针对公众对核电安全性、经济性的疑虑，美国电力研究院在美国接受；根据其研究成果制定出了《美国用户要求文件（URD）》，对新建核电站的安全性、经济性和先进性提出了要求。随后，欧洲也出台了《欧洲用户要求文件（EUR）》，表达了与URD文件相同和相似的要求。URD对新建核电站的主要要求：更大的功率（100~150万千瓦）更高的安全性（向外放射性大量释放概率小于10-6/堆.年）更长的寿命（由40年延长至60年）更短的建设周期（48~52个月）更好的经济性（批量化之后大幅度降低造价）第四代核电站着眼于核能更长远发展第四代核电技术是指目前正进行概念设计和研究开发的，在反应堆和燃料循环方面有重大创新的核电站，其安全性和经济性更加优越、废物量极少、无需厂外应急、具有防核扩散能力。第四代核电技术最快也只能在2030年以后才能开始商业应用。国家总数机组数量堆型备注美国2612AP1000其中12台AP1000机组己向美国核监管委员会申请联合运行许可证（COL）。6台AP1000机组的建造己签订EPC合同，首3台预计2016年商业运行。6ESBWR2ABWR4EPR2APWR法国11*EPR法安全当局己宣布停建二代改进型机组日本1410ABWR1*ABWR3**ABWR芬兰11*EPR俄罗斯22*VVER428安全上基本满足第三代要求到2009年1月底，世界上主要核电发达国家拟建、在建和已运行第三代核电机组情况如下表：。续建项目1.美国有一台二代机组在建（PWR，WattsBar-2），是同一厂址的续建项目。2.日本有一台二代机组在建（PWR），也是在同一厂址的续建项目。3．俄罗斯有两台320型VVER-1000在建，其在80年已建设接近完成安装，但在切尔诺贝利严重事故影响下停建，现在恢复续建。AP1000与PWR的比较AP1000核电厂采用西屋公司成熟的314型反应堆而略有改进，是同一型号在不同建设时期的改良，属于“翻版加改进”性质。314型反应堆己有两台在在比利时（Doel4，Tihange3）运行，具有二十年以上的运行经验。AP1000的反应堆压力容器的设计与制造技术是基于西屋电气公司314型反应堆压力容器而略有改进。AP1000采用Δ-125型蒸汽发生器，它是在成熟的Δ-109型和Δ-75型基础上的改进型，也同样是成熟蒸汽发生器的“翻版加改进”AP1000与PWR的比较与PWR不同，AP1000首次采用免维修的大型屏蔽电机泵作为反应堆冷却剂循环泵，由于没有轴封而提高了反应堆系统的安全可靠性；屏蔽电机泵直接倒置于蒸汽发生器的底部，简化了系统。AP1000的非能动安全系统与PWR使用的能动安全系统不同。其他附属系统二者大同小异，但AP1000有很多改进。AP1000和第二代核电站系统和设备布置的比较第一章AP1000核电厂概论AP1000开发的背景与历史AP1000核反应堆的特点美国核管理委员会对AP1000的审查AP1000开发的背景与历史1985年西屋公司开始了非能动先进压水堆AP600的开发研究工作，对非能动安全系统进行了大量的试验研究，对西屋公司原有的设计和安全分析程序进行了改造，开发了适用于非能动先进压水堆设计和安全分析程序，前后共化了13年的时间，于1998年9月3日NRC颁布了AP600最终设计批准书。化费了1300人年，完成了12,000份设计文件，耗资近6个亿美元。西屋公司在已开发的非能动先进压水堆AP600的基础上，于1999年12月启动了AP1000的研究开发工作，历时5年开发了AP1000。AP1000开发的背景与历史在600MWe的基础上提高电厂的功率以降低成本；在核电站批量建造后，建造成本降到$900-1000/千瓦，以获得在美国电力市场的竞争能力；保持AP600的目标和设计细节；保持“成熟设备”的可信度；保持AP600的安全执照许可证基础；AP1000的主要技术特点非能动安全系统先进燃料组件和燃料管理数字化仪控系统模块化建造完整的严重事故预防和缓解大幅度的简化全部成熟技术设备、厂房数量比较项目单位1000MW参考电站AP1000EPR(芬兰)安全级阀(只)284459210800（其中安全4级3700）安全级泵(包括主泵)(台)280（包括非安全级泵）6147安全级管道(m)335285791电缆(106xm)2.770.366抗震厂房容积(m3)359773158640事故运行简化－－大大降低人因错误●在发生事故之后，至少在72小时内，操作员不必采取手动动作；●在72小时以外，仅需要操纵员简单的动作和少量的厂外援助；●在严重事故情况下，安全壳特性满足厂外放射性剂量限值的要求，至少72小时内，不需要厂外应急援助；在72小时以外，仅需少量的厂外援助；AP1000采用模块化建造技术提高安装质量，缩短建设工期模块类型安全壳厂房辅助厂房汽机厂房附属厂房总数结构模块41422910122机械设备模块203445-99管道模块122914-55总计731058810276AP1000模块化建造的平行作业缩短了核电厂的建造周期结构模块CA201/11/2020-34-CA20模块一号组合件总重165吨,由10块子模块拼装而成。CA20总重840吨,是AP1000的最大一块模块，由72个子模块组成。余热排出系统阀门／管道模块三废模块美国核管理委员会对AP1000的审查西屋公司于2002年3月28日向美国核管会提交了AP1000标准设计的“标准设计证书”申请，该申请包括AP1000设计控制文件、概率安全分析报告等。美国核管会于2002年7月25受理该申请，据联邦法规10CFRPart52及对付严重事故等相关法规，在独立审查和独立进行部分试验的基础上，完成AP1000设计的“预认证审查”，确认AP600有关的试验和分析程序可以用于AP1000设计。美国核管理委员会对AP1000的审查美国核管会对AP1000设计的审查先后共提出了700多个问题，经独立审查和验证完成了对AP1000设计的“最终安全评价报告”，于2004年9月正式发布了“最终安全评价报告”。2004年9月23日，西屋公司获得了NRC关于AP1000的“最终设计批准书”。根据美国有关法律举行听证会后，NRC于2005年12月30日向西屋公司颁发了AP－1000标准设计的“标准设计证书”。