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我国大型核电和小堆技术齐头并进

国际电力网  来源:国盛证券  日期:2019-04-08
关键词: AP1000 电厂 核电
   源于 AP1000,强于 AP1000,CAP1400 是我国自主研发的三代核电非能动机组。CAP1400 是我国在引进的美国西屋公司 AP1000 的基础上消化、吸收再升级的非能动大型先进压水堆核电机组。相比于 AP1000,CAP1400 的机组功率提高 20%,进一步降低 了堆芯熔化概率,提高了抗击大型商运飞机撞击能力,优化了放射性废物处理系统。我 国在 2010 年 6月完成了 CAP1400 示范工程概念设计,并在当年 12 月通过了国家能源局审查;在 2012 年 CAP1400 的出版设计基本完成,并于 2014 年 1 月通过了国家能源 局审查。2016 年 4 月,CAP1400 通过国际原子能机构 IAEA 的通用安全审评,取得国际认可。
 
  CAP1400 的总体设计目标是要提高电厂容量等级、优化电厂总体参数、平衡电厂 设计、重新进行全厂安全设计工程设计和关键设备设计与验证、全面推进设计自主化与 设备国产化、积极应对福岛事件后的国际国内技术政策、实现当前最高安全目标、满足 最严环境排放要求,进一步提高经济性,从而使综合性能达到三代核电的世界领先水平。 根据设计升级,CAP1400 的机组功率比 AP1000 提高 20%,同时进一步降低了堆芯熔化 概率,提高了抗击大型商运飞机撞击能力,优化了放射性废物处理系统。
 
  六大试验课题为 CAP1400 提供技术支持。核电专项 CAP1400 示范工程六大试验是核电重大专项支持设立的基础类重大验证课题,属于支撑论证三代非能动核电关键系统运行及重要设备性能的机理研究,包括 CAP1400 非能动堆芯冷却系统性能研究及试验、 CAP1400 熔融物堆内滞留(IVR)研究及试验、CAP1400 非能动安全壳冷却系统性能试 验、CAP1400反应堆结构水力模拟试验、CAP1400 堆内构件流致振动试验和 CAP1400 蒸汽发生器及关键部件性能试验。六大试验均为系统性试验,需要各类设备和零部件构 成后共同作用。六大试验在于验证各系统的可靠性,确保各部分达到预期效果。
 
  从 AP1000 到 CAP1000,再到 CAP1400,我国核电装备制造能力大幅提升,美国对华出口禁令难挡中国走向核电强国之路。我国在引进 AP1000 之初,便开始了 AP1000 的国产化标准设计,同时全程介入 AP1000 依托工程的装备和关键部件的研发生产。随 着 AP1000 关键设备的研制和国产化深入,我国在 2011 年突破了 AP1000 蒸汽发生器的 关键技术;并在 2018 年 9 月 11 日,我国沈阳鼓风集团和哈电集团成功研制了 AP1000屏蔽电机主泵,成为继美国之后第二个具备 AP1000 生产能力的国家。随着 AP1000 设 备国产化的深入,我国装备制造能力得到大幅提升,我国也开始了 CAP1400 的关键设备 国产化。美国当地时间 10 月 11 日,美国能源部发布《美国对中国民用核能合作框架》(US. Policy framework on Civil Nuclear Cooperation with China),计划对出口到中国的民用核能科技进行限制,主要是针对我国日渐强大的核电技术进行反制,主要限制的 是 1)核电轻水小堆;2)非轻水先进堆;3)2018 年 1 月 1 日以后的新技术。目前我国 CAP1400 主要设备均在国产进程中。美国对我国的核反制只会倒逼我国核产业加速发展。
 
  中核、中广核技术融合,“华龙一号”孕育而生。1999 年中核集团启动 CNP1000 概念设计,并在消化吸收引进了 AP1000 技术之后,完成了具有完整自主产权的三代核电 ACP1000。同时 2005 年中广核以法国引进的百万千瓦级堆型——M310 型为基础,推出 了 CPR1000 并在此基础上对安全性与成熟性等方面进行了多项创新,成功研发出拥有自 主知识产权的 ACPR1000+。2014 年 8 月 22 日,中核与中广核正式签署《关于自主三 代百万千瓦核电技术“华龙一号”技术融合的协议》,双方同意在 ACP1000 和 ACPR1000+ 技术基础上各取所长,联合开发,设计成一套拥有我国自主品牌的三代路线,自此“华 龙一号”正式孕育而生。2017 年 5 月,福清 5 号机组吊装成功,标志着“华龙一号”全 球首堆全面进入设备安全阶段。“华龙一号”的发展标志着中国核电从“中国制造”走到 了“中国创造”,中国核电的“强国梦”正在实现。
 
  坚持国产化路线,是我国核事业的主旨。始终坚守国产化路线,是我国核电技术能够真正独立自主、不受国外制约的唯一途径。在“华龙一号”所有国产化进程中,最艰难的 是被称作为核电站“心脏”的主泵,我国核电站 2008 年以前使用的主泵皆是国外进口 的,为发展自己的核心竞争力,中核公司结合以往参与的各类项目与自身自主设计的技 术优势,对全球市场上的主泵做了详细的分析与研究,目前已实现主泵大部分核心关键 部件完全国产化,国产主泵泵壳寿命也提升至 60 年,目前,“华龙一号”技术设备国产 化率已超 85%预计未来随着技术与研发的不断投入,“华龙一号”国产化率还将不断提升。
 
 
  模块小型堆具有高参数,可满足核能发电、工业工艺供热、城市区域供热、海水淡化等 多种用途所需的热能参数要求。国际原子能机构(IAEA)将“小型先进模块化多用途反 应堆(小堆)”定义为 30万千瓦以下的反应堆。小堆相较于大堆型,小型核电反应堆采 用一体化、模块化的设计方式,并结合高安全性特点,使得小堆具有很好的环境适应性 以及选址优势。这让小堆可以建立在人口密集地区周边,靠近用户,实现热电联产和分 布式供电等多种能源需求供给。同时海上小堆的研发可以为海上油气田开采、海岛开发 等供给能源,还能开发核动力破冰船和核动力商船。
 
  十三五规划聚焦小堆发展,国内小堆技术发展迅速。我国政策大力支持小堆技术发展。《能源发展“十三五”规划》要求“在核电建设方面,坚持热堆、快堆、聚变堆‘三步 走’技术路线,以百万千瓦级先进压水堆为主,积极发展高温气冷堆、商业快堆和小型 堆等新技术”;《电力发展“十三五”规划》提出要开展小型智能堆、商业快堆和熔盐堆 等先进核能技术研发;《能源技术创新“十三五”规划》也表示将建设模块化小型堆和低 温供热堆示范工程纳入示范实验类进行重点发展。我国的小堆主要技术路线为中国核工 业集团公司开发的的 ACP100。为了结合海洋环境,采用钢安全壳、长寿期棒控堆芯和 反应堆处海面下等措施的 ACP100S 和 ACP25S 相继推出。ACP100S 和 ACP25S 能确保换 料周期超两年、事故时非能动余热导出、反应堆绝对安全。目前我国的“ACP100S 大型 海上核动力浮动平台示范项目”已在胶东开工建造。这个平台共包括 2 个大型海上浮动核电站系统,每个系统采用双堆布置,单堆 12.5 万千瓦,发电总量可达 30 万千瓦,每 年大概可以供应 4000 万度电,1600 万吨高温蒸汽、1000 万吨淡水以及 200 吨浓盐水, 每年可以减少燃煤消耗 500 万吨。
 
  
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