模塊式小型反應(yīng)堆-----上海市核學(xué)會

1、模塊式小 型反應(yīng)堆,2013 年11月,國際小堆核電站研發(fā)情況,小型堆研發(fā)概況,一體化壓水堆小堆,mPower B&W 美國SMART KAERI, 南韓IRIS Westinghouse 國際聯(lián)隊,mPower主要設(shè)計特點,模塊化設(shè)計： 單個模塊輸出電功率：180MWe

2、 堆芯一體化設(shè)計非能動安全系統(tǒng)及措施： 應(yīng)急堆芯冷系統(tǒng)（ECCS）非能動設(shè)計自然循環(huán)模塊可擴容至10臺以上機組安全殼地下布置方式：將安全殼、乏燃料水池和最終熱阱布置在地下，從而大大提高了核電廠的安全性。核電廠內(nèi)還可以貯存整個電廠壽期內(nèi)所有乏燃料核電廠占地面積40英畝,主要設(shè)計特點,標(biāo)準(zhǔn)的燃料組件（U-235富集度小于5%）主系統(tǒng)無需可溶硼參與正常反應(yīng)性控制標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)電及BOP系統(tǒng)和組件冷凝器可以采用空氣冷凝與水冷冷

3、凝兩種方式靈活的電網(wǎng)接口（50Hz或60HZ）數(shù)字化儀控系統(tǒng),主要參數(shù),一體化堆芯設(shè)計,壓力邊界的一次側(cè)和二次側(cè),專設(shè)安全設(shè)施,,固有安全性及專設(shè)安全設(shè)施,堆芯線性熱效率較低 一回路冷卻系統(tǒng)容量較大 高位置的小型貫穿件 提供長期的余熱排出功能在LOCA情況下，自動提供壓降措施。換料水貯存箱可以長期提供應(yīng)急的冷卻水非能動安全殼冷卻系統(tǒng)有助于安全殼降溫具備堆腔淹沒能力在ATWS工況下，提供可溶硼的注入,發(fā)電及輔助系統(tǒng)（B

4、OP）,,BOP及廠房布置,提供兩種冷凝二回路蒸汽的方式：空氣和水冷冷凝器采用了常規(guī)的蒸汽循環(huán)設(shè)備（易于維修和更換）引入了多種非能動系統(tǒng)和其他的安全設(shè)施，在不需要任何BOP系統(tǒng)工作的條件下，可冷卻堆芯中的燃料長達72個小時核島廠房布置采用了地下布置方式——安全殼、乏燃料水池及最終熱阱的地下布置大大提高了核島的安全性。安全殼采用了鋼制安全殼結(jié)構(gòu)，形成了反應(yīng)堆的第三道屏障安全殼具有較大的容積和容量，在基準(zhǔn)事故工況下，可以有效的限制安

5、全殼內(nèi)壓力的上升可以同步進行換料停堆和NSSS系統(tǒng)設(shè)備檢修，節(jié)省停堆時間并提高經(jīng)濟性安全殼地下布置，兼顧了核電廠與周圍環(huán)境的保護和共同和諧發(fā)展,核島廠房——安全殼地下布置,總平面布置圖展示,總平面布置圖展示,總平面布置鳥瞰圖,韓國SMART設(shè)計,,SMART核電廠主參數(shù),專設(shè)安全設(shè)施,由反應(yīng)堆停堆系統(tǒng)、非能動余熱排出系統(tǒng)、應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、反應(yīng)堆超壓保護系統(tǒng)和鋼制安全殼組成應(yīng)急情況下通過注硼操作，作為備用的非能動停堆系統(tǒng)非能動余

6、熱排出系統(tǒng)（4套）連接蒸汽發(fā)生器，帶走余熱，自然循環(huán)運行 ，72h內(nèi)無需人為干涉 相互獨立的應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)（2套）由壓力差自動開啟，保證堆芯淹沒 雙層安全殼，內(nèi)層為真空、耐壓的鋼制容器，用于包容事故中一回路的泄漏物，外層為通常核電站采用的混凝土安全殼,,海水淡化設(shè)備,MED-TVC海水淡化技術(shù)，采用的是熱壓縮原理。用高壓蒸汽在TVC中吸入末效或中間效蒸發(fā)器產(chǎn)生的部分低壓二次蒸汽，將其提升壓力和溫度后作為一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，達到

7、低壓蒸汽重復(fù)利用的目的。它可利用高壓蒸汽的能量，避免了工作蒸汽直接減溫減壓造成的蒸汽能量損失,,國際革新型安全反應(yīng)堆 （IRIS）核電廠主參數(shù),一體化的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)布置,蒸汽發(fā)生器（SG）,穩(wěn)壓器,非能動安全系統(tǒng),非能動安全系統(tǒng),（1）非能動應(yīng)急余熱排出系統(tǒng)(EHRS) （2）自動卸壓系統(tǒng)（ADS） （3）安全殼壓力抑制系統(tǒng)（PSS） （4）全壓應(yīng)急硼注射箱（EBT） （5）壓力容器堆腔,小型高壓安全殼,采用球形鋼制安全殼

8、結(jié)構(gòu)形式 ，其設(shè)計承壓能力至少可以高出3倍燃料組件通過位于安全殼上方的換料裝置從壓力容器內(nèi)垂直向上提升，直接放入燃料操作和儲存區(qū)域。因此在安全殼內(nèi)部無需設(shè)置換料設(shè)備 所有的重型反應(yīng)堆設(shè)備利用通過換料裝置上方的橋式吊車來從安全殼密閉封頭吊入至壓力容器,,小堆核電站多種用途的開發(fā),模塊式小型堆具有廣泛用途,模塊小型堆具有高參數(shù)，可涵蓋核能發(fā)電、工業(yè)工藝供熱、城市區(qū)域供熱、海水淡化等多種用途所需的熱能參數(shù)要求,供電/供汽/供熱/海水淡化

9、,工業(yè)工藝供汽/城市區(qū)域供熱,工業(yè)工藝供汽（汽電聯(lián)供）,城市區(qū)域供熱（熱電聯(lián)供）,核能海水淡化/邊遠地區(qū)海島中小型電網(wǎng)電源,邊遠地區(qū)中小型電網(wǎng)電源,核能海水淡化（水電聯(lián)供）,自主開發(fā)的ACP100,ACP100技術(shù)方案及主要性能指標(biāo),總體技術(shù)方案反應(yīng)堆一體化布置 強迫循環(huán) 外置蒸汽穩(wěn)壓 內(nèi)置直流蒸汽發(fā)生器 屏蔽式主泵 集成式堆頂結(jié)構(gòu) 非能動安全設(shè)施 小型混凝土安全殼 凝汽式汽輪機 汽輪機抽汽熱法海水淡化,ACP100

10、主要性能指標(biāo),反應(yīng)堆熱功率 310MWt反應(yīng)堆冷卻劑入口溫度 282.6℃反應(yīng)堆冷卻劑出口溫度 323.4℃反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度 303℃冷卻劑系統(tǒng)最佳估算流量 6500m3/h反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)穩(wěn)壓方式 外置蒸汽穩(wěn)壓反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)運行壓力 15MPa機組運行控制方式

11、 一回路平均溫度不變 二回路壓力恒定燃料組件類型 CF2截短型組件燃料組件活性段高度 2150㎜燃料組件數(shù)量 57組,ACP100主要性能指標(biāo),主要性能指標(biāo) 數(shù)值機組名義電功率 ～100MW機組水電聯(lián)供產(chǎn)出（最大水量）

12、 5萬噸水/天+59MWe工藝供熱蒸汽參數(shù) 250 ℃，4MPa工藝供熱蒸汽最大產(chǎn)量 450t/h城市區(qū)域供熱/回水溫度 125 /65℃雙堆城市區(qū)域供熱面積 630萬m2熱電廠可利用率 ＞90％反應(yīng)堆換料周期 2年反應(yīng)堆設(shè)計壽命

13、 60年極限地震動(SL-2)加速度 0.3g,ACP100主要性能指標(biāo),燃料富集度（平衡循環(huán)）4.2%驅(qū)動機構(gòu)類型鉤爪步進磁力提升型控制棒組件數(shù)量25束 反應(yīng)性控制方式控制棒、固體可燃毒物及可溶硼蒸汽發(fā)生器類型套管式OTSG蒸汽發(fā)生器臺數(shù)16主蒸汽溫度 >290 ℃主蒸汽壓力 4MPa主蒸汽產(chǎn)量 450t/h主給水溫度

14、 105 ℃主泵臺數(shù) 4,總體布置特點,雙堆共用燃料廠房 反應(yīng)堆埋于地下抗震能力更高抵御外部事件能力更強事故放射性釋放極低,嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施,非能動氫復(fù)合器,非能動安全殼冷卻系統(tǒng),自動卸壓系統(tǒng),重力注水堆腔淹沒,廠房方案,ACP100主要性能指標(biāo),1）純凝汽工況（TMCR) 主蒸汽流量：450t/h；溫度285℃；壓力3.75MPa； 電機功率：94716 KW （冷卻海水19

15、℃ 情況）2）熱電聯(lián)供工 循環(huán)水供水溫度：125℃循環(huán)水回水溫度：65℃ 單臺汽機最大供暖面積：315萬m2； 單臺機組最大供暖同時發(fā)電功率：50163 KW 3）水電聯(lián)供工況 海水淡化最大日產(chǎn)能：50000噸/天（單機） 海水淡化工藝：低溫多效-蒸汽壓縮噴射器法（TVC-MED 海淡抽汽參數(shù)：壓力0.4MPa、溫度235.5℃。

16、 蒸汽流量：38t/h、造水比：11,ACP100主要性能指標(biāo),一體化布置一回路高自然循環(huán)能力消除大LOCA事故屏蔽泵無軸封LOCA事故壓力容器下封頭無貫穿件低堆芯功率密度，具有更高的熱工安全裕量，更好適應(yīng)與CHF有關(guān)的預(yù)期瞬態(tài)較小的熱儲能單位功率冷卻劑裝量大，主系統(tǒng)熱容量和熱慣性高，降低系統(tǒng)對堆芯升溫瞬變的反應(yīng)，自穩(wěn)自調(diào)性好,ACP100主要性能指標(biāo),系統(tǒng)簡化，減少故障自然力實現(xiàn)非能動應(yīng)急堆芯冷卻及非能動應(yīng)急余熱

17、排出事故放射性源項低，并具有多重放射性包容屏障，可實現(xiàn)廠外應(yīng)急極小化核島埋于地下巖體作為天然的放射性隔離屏障利用巖體有效抗擊恐怖襲擊為就地退役掩埋創(chuàng)造條件,ACP100+研發(fā)工作,ACP100與ACP100+主要區(qū)別,面臨的挑戰(zhàn),降低單位千瓦造價開發(fā)多種用途，提高熱利用效率，降低運行成本采取有效的安全措施，消除可能的嚴(yán)重事故產(chǎn)生采取措施，在各種可能的事故情況下，防止放射性外泄，無需廠外應(yīng)急，使小堆核電站更接近用戶，特別是