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第三代核電技術(shù)解析:讓核電站更安全

http://www.sharifulalam.com 2011-03-18 11:03 來源:科技日報

  

位于大亞灣核電基地的嶺澳核電站正常運轉(zhuǎn)(3月15日攝)。新華社記者 周強攝

  “我國正在建設(shè)的第三代AP1000核電站由于采用了‘非能動’安全系統(tǒng),即便遇到地震和海嘯的雙重疊加作用,也不會產(chǎn)生類似日本福島第一核電站的核泄漏事故。”3月16日,國家核電技術(shù)公司專家湯紫德接受科技日報記者專訪時如此表示。

  在我國新一輪核電批量化建設(shè)過程中,AP1000將作為主力機型,而所有內(nèi)陸核電站將全部采用AP1000技術(shù)。那么,第三代核電技術(shù)比第二代先進性體現(xiàn)在哪兒?它如何解決諸如反應(yīng)堆余熱排出等安全問題,避免福島類似事故的發(fā)生?湯紫德為記者作了一番技術(shù)解讀。

  第三代核電技術(shù)相當(dāng)于增加了自身的免疫力

  二代核電站要求有苛刻的安全級應(yīng)急電源(柴油發(fā)電機組)供電,安全系統(tǒng)才能工作。比如此次福島第一核電站所遇到的情況:地震后,系統(tǒng)的第一反應(yīng)還是正常的,首先是安全停堆,然后區(qū)域供電喪失,同時系統(tǒng)自備的事故應(yīng)急發(fā)電機啟動,以維持堆芯余熱及時排出;但啟動不到一小時,海嘯來了,應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)被摧毀,失去電源,余熱就不能及時排出,使壓力容器內(nèi)溫度、壓力不斷升高,反應(yīng)堆發(fā)生爆炸。

  “這就好比人的免疫力:有的人免疫力喪失,只有依靠藥物來支撐,一旦藥物失靈,病菌侵入,就無計可施;而有的人身體健康,依靠自身的免疫力就能抵御病菌侵襲。”湯紫德說。

  “靠外界動力支撐安全系統(tǒng)運作,叫做‘能動系統(tǒng)’。”湯紫德告訴記者,而第三代AP1000技術(shù)采用的“非能動系統(tǒng)”是靠重力等自然力來驅(qū)動和維持安全系統(tǒng)運作,也就是說,即便失去動力,安全系統(tǒng)也可以自動啟動,不受影響。

  AP1000采用了“減法”原則增強安全性

  本次福島核電站發(fā)生的事故使人們不由地對核電的安全性產(chǎn)生疑慮。世界50多年核電歷史上發(fā)生最嚴(yán)重事故的美國三里島和前蘇聯(lián)切爾諾貝利,都屬于第二代核電站。

  事故發(fā)生后,美國核安全當(dāng)局出臺了《美國用戶要求文件(URD)》,將新建核電站的安全標(biāo)準(zhǔn)提高了兩個量級。因此,第三代核電站把設(shè)置預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故作為設(shè)計上必須要滿足的要求,將堆芯熔化和大量放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放概率降到很低的水平。湯紫德介紹說,為了達到此目的,人們采取了兩種不同的設(shè)計思路:“加法”和“減法”。

  湯紫德比喻:“‘加法’就像一道道門衛(wèi),通過增加防護設(shè)施,也能把核電站的安全性提高兩個量級。”第三代核電技術(shù)ERP采取的就是這種“加法”的思路,“這樣,安全性是提高了,但系統(tǒng)比第二代更復(fù)雜,設(shè)備更多,造價更高”;為了平抑單位千瓦造價,還要增加容量,“這就是‘加法’”。

  而AP1000走的是“減法”思路——減少安全設(shè)施,采用“非能動”技術(shù),靠自然力(如流體的自然對流、擴散、蒸發(fā)、冷凝等),在事故狀態(tài)下啟動安全保護。

  “比起能動系統(tǒng),采用非能動的AP1000,設(shè)施能減少30%—50%,簡化了系統(tǒng),減少了設(shè)備和部件,如以6個水箱代替了大量能動安全系統(tǒng),同時還降低造價,并大大提高了安全性。”湯紫德表示。

  AP1000的事故風(fēng)險比第二代低100倍

  如果遭遇緊急事故,AP1000如何使自身恢復(fù)到安全狀態(tài)呢?

  湯紫德說,如果核電站出現(xiàn)安全問題,安全殼溫度升高,堆芯有個高位水池,在溫度、壓力敏感元件的觸動下,自動開啟閥門,向堆芯注水,使其冷卻。

  “AP1000所特有的創(chuàng)新技術(shù)之一,就是能將堆芯熔融物保持在壓力容器內(nèi)。”湯紫德說,這使大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放到環(huán)境的可能性進一步降低,其概率比現(xiàn)有的第二代核電大約低100倍。

  “第三代核電站發(fā)生嚴(yán)重事故的概率大大低于第二代,在核電技術(shù)安全上具有優(yōu)越性。”湯紫德說,第三代核電技術(shù)是當(dāng)今國際上核電發(fā)展的主流。世界上核電發(fā)達國家已經(jīng)開工建設(shè)和已向核安全當(dāng)局申請建設(shè)許可證的核電機組,幾乎都為第三代。如,美國的26臺全是第三代的,法國已明確表示不再新建第二代核電站。我國通過依托浙江三門和山東海陽各兩臺AP1000核電機組示范工程,消化、吸收和掌握先進技術(shù),實現(xiàn)AP1000核電技術(shù)的自主化和產(chǎn)業(yè)化批量建設(shè)。

  據(jù)他介紹,目前,我國第三代核電自主化依托項目國產(chǎn)化水平達到60%左右,通過標(biāo)準(zhǔn)化后國產(chǎn)化水平將達到85%。

  通過科技重大專項實施,我國正形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1400核電技術(shù),目前自主化CAP1400正處于初步設(shè)計階段,2013年具備澆灌第一罐混凝土的條件,預(yù)計2017年建成投運。

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