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第三代核電技術(shù)解析:讓核電站更安全

http://casecurityhq.com 2011-03-18 11:03 來源:科技日?qǐng)?bào)

  

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

  “我國(guó)正在建設(shè)的第三代AP1000核電站由于采用了‘非能動(dòng)’安全系統(tǒng),即便遇到地震和海嘯的雙重疊加作用,也不會(huì)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(guó)家核電技術(shù)公司專家湯紫德接受科技日?qǐng)?bào)記者專訪時(shí)如此表示。

  在我國(guó)新一輪核電批量化建設(shè)過程中,AP1000將作為主力機(jī)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(jìn)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(jí)應(yīng)急電源(柴油發(fā)電機(jī)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(shí)系統(tǒng)自備的事故應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動(dòng),以維持堆芯余熱及時(shí)排出;但啟動(dòng)不到一小時(shí),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(shí)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(jì)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(dòng)力支撐安全系統(tǒng)運(yùn)作,叫做‘能動(dòng)系統(tǒng)’。”湯紫德告訴記者,而第三代AP1000技術(shù)采用的“非能動(dòng)系統(tǒng)”是靠重力等自然力來驅(qū)動(dòng)和維持安全系統(tǒng)運(yùn)作,也就是說,即便失去動(dòng)力,安全系統(tǒng)也可以自動(dòng)啟動(dòng),不受影響。

  AP1000采用了“減法”原則增強(qiáng)安全性

  本次福島核電站發(fā)生的事故使人們不由地對(duì)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(guó)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(guó)核安全當(dāng)局出臺(tái)了《美國(guó)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(gè)量級(jí)。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(jì)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(dá)到此目的,人們采取了兩種不同的設(shè)計(jì)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(hù)設(shè)施,也能把核電站的安全性提高兩個(gè)量級(jí)。”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(jià)更高”;為了平抑單位千瓦造價(jià),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(dòng)”技術(shù),靠自然力(如流體的自然對(duì)流、擴(kuò)散、蒸發(fā)、冷凝等),在事故狀態(tài)下啟動(dòng)安全保護(hù)。

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

  AP1000的事故風(fēng)險(xiǎn)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(gè)高位水池,在溫度、壓力敏感元件的觸動(dòng)下,自動(dòng)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(jìn)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(guó)際上核電發(fā)展的主流。世界上核電發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開工建設(shè)和已向核安全當(dāng)局申請(qǐng)建設(shè)許可證的核電機(jī)組,幾乎都為第三代。如,美國(guó)的26臺(tái)全是第三代的,法國(guó)已明確表示不再新建第二代核電站。我國(guó)通過依托浙江三門和山東海陽(yáng)各兩臺(tái)AP1000核電機(jī)組示范工程,消化、吸收和掌握先進(jìn)技術(shù),實(shí)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(guó)第三代核電自主化依托項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化水平達(dá)到60%左右,通過標(biāo)準(zhǔn)化后國(guó)產(chǎn)化水平將達(dá)到85%。

  通過科技重大專項(xiàng)實(shí)施,我國(guó)正形成具有自主知識(shí)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(jì)階段,2013年具備澆灌第一罐混凝土的條件,預(yù)計(jì)2017年建成投運(yùn)。

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