核电站运行原理

CPR1000核电站介绍中国核工业第二三建设公司深圳分公司2008年3月单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司1/78前言CPR1000是以中国广东核电集团从法国引进的百万千瓦级核电机组为基础，结合技术改进形成的中国大型商用压水堆技术方案。CPR1000是目前我国设计自主化、设备本地化、建设自主化、运行自主化水平最高且以国内运行业绩最佳核电站为参考基础的技术方案。CPR1000是根据世界上同类型机组1000多堆年运行经验不断持续改进的技术结晶。单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司2/78前言CPR1000是立足于国内已有主流技术基础上的核电站。CPR1000是一个先进、成熟、安全、经济的，可以自主批量建设的“二代加”主力堆型。正在建设的LAⅡ1号机组为CPR1000技术方案的首台机组，HYH一期工程四台机组采用CPR1000技术方案。CPR1000符合核电科技发展规律，可与第三代核电技术平稳过渡衔接。单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司3/78目录第一部分：核电站原理概述第二部分：CPR1000主要特性第三部分：CPR1000核岛主体结构第四部分：CPR1000系统知识第五部分：DCS系统的介绍单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司4/78第一部分：压水堆核电站原理概述由原子核反应堆释放的核能通过一套动力装置将核能转变为蒸汽的动能，进而转变为电能。该动力装置由一回路系统，二回路系统及其他辅助系统和设备组成。一回路系统是将核裂变能传给冷却水的热能装置。它由原子反应堆、主冷却泵、稳压器、蒸汽发生器以及相应的管道等组成。原子核反应堆内产生的核能，使堆芯发热，高温高压的冷却水在主冷却泵驱动下，流进反应堆堆芯，冷却水温度升高，将堆芯的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器一次侧再把热量传递给管子外面的二回路循环系统的给水，使给水加热变成高压蒸汽，放热后的一次侧冷却水又重新流回堆芯。这样不断地循环往复，构成一个密闭的循环回路。回路中的压力由稳压器进行控制。压水堆核电站原理单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司5/78第一部分：压水堆核电站原理概述压水堆核电站原理图单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司6/78第二部分：CPR1000主要特性百万千瓦级压水堆核电站是国家早在1983年就已经明确的核电技术路线。中国广东核电集团20多年来一直坚持这一路线，积极开展系列化、标准化百万千瓦级压水堆核电站的建设，并已形成一套自有的产业化经验。目前，世界上共有核电机组441座，其中压水堆有300多座，并且大部分都是百万千瓦级机组。广东核电技术的引进是从法国开始的。法国百万千瓦级核电技术的原型是美国西屋公司标准312堆型，通过改进批量化建设发展成为标准化的CPY技术。为了提高法国核电的出口竞争力，法玛通公司在CPY的基础上形成了安全性和经济性较好的M310堆型。大亚湾核电站引进的就是这种新型的M310堆型，高起点起步，开展了百万千瓦级大型商用核电技术的消化、吸收和创新工作。中国改进型压水堆（1000MW）核电站单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司7/78第二部分：CPR1000主要特性LAⅠ以Dayabay为参考电站，维持热功率和其它主要运行参数不变，结合经验反馈和核安全技术发展要求，通过37项重大技术改进，进一步提高了电站安全水平和技术经济性能，总体性能达到了国际在役核电站的先进水平。概率安全分析（PSA）表明，在同等评估条件下，LAⅠ的堆芯熔化频率（CDF）进一步降低，安全性进一步提高，并基本具备了自主设计能力。采用CPR1000技术方案的LAⅡ，在Dayabay和LAⅠ的技术基础上，根据运行经验反馈和法国同类机组批量改造计划（LOT93、VD2），进行了多项技术改进，其中重大改进有15项。为进一步满足新版核安全法规的要求，相应地采纳了一些新技术。在后续项目中，CPR1000方案仍将结合经验反馈，陆续采用新技术，使其安全性和经济性进一步提高。中国改进型压水堆（1000MW）核电站单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司8/78第二部分：CPR1000主要特性CPR1000是目前国内自主化水平、安全可靠性、成熟性、经济性等各方面综合比较最佳的核电技术方案，是我国可以在“十一五”和“十二五”期间实现产业化的百万千瓦级“二代加”改进核电技术方案，可以为第三代核电技术成功示范后的批量建设打下坚实的技术基础，促进装备产业结构升级，加速实现新一代核电站的四个自主化。中国改进型压水堆（1000MW）核电站单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司9/78第二部分：CPR1000主要特性设计理念采用纵深防御的策略，采取事故预防和事故缓解措施。安全可靠——平衡的安全设计更可靠单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司10/78第二部分：CPR1000主要特性设计理念CPR1000借鉴和采纳同类电站的运行经验反馈，进一步提升电站的技术水平，以LAⅠPSA结果为导向，针对主要的事故序列采取必要的改进措施，制定严重事故对策，采用合理、平衡的安全设计，进一步接近第三代概率安全目标。安全可靠——平衡的安全设计更可靠单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司11/78第二部分：CPR1000主要特性运行实践Dayabay与LAⅠ四台机组的良好运行纪录是CPR1000安全可靠的有力证明。自1999年开始，Dayabay与64台法国同类型机组在四个领域累计26项次的安全业绩挑战赛中，共获得14项次第一名。2006年5月13日，大亚湾核电站1号机组较原计划提前12.94天完成第一次十年大修，成为我国在运行核电站中首个走过设计寿期内除退役外所有关键路径的核电站。2006年3月9日，Dayabay1号机组实现整个燃料循环不停机连续安全运行485天的国内新记录；2007年6月30日，该机组继续保持国内核电机组无非计划停堆安全运行1829天的最高记录，目前该纪录还在延伸。安全可靠——平衡的安全设计更可靠单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司12/78第二部分：CPR1000主要特性运行实践与1994年投产初期相比，Dayabay机组年发电量已由可研报告的100亿千瓦时提高到目前的150亿千瓦时；反映核电站安全技术水平的堆芯熔化概率由1.24Ⅹ10-5降至1.03Ⅹ10-5，高于欧美运行机组的安全技术水平。LAⅠ建成投产以来，安全运行业绩优良。1#机创造了商运后连续两个燃料循环无非计划停机停堆安全运行592天的世界纪录，2#机创造了自首次临界及商运起无非计划停堆安全运行935天的世界核电新机组最好纪录。2006年，LAⅠ实现上网电量150.62亿千瓦时，能力因子达到91.3%；在国际上衡量核电站安全运行水平的9项关键指标（WANO）中，有8项超过世界中间水平，其中4项达到或超过世界先进水平。安全可靠——平衡的安全设计更可靠单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司13/78第二部分：CPR1000主要特性技术方案基于Dayabay和LAⅠ的成熟设计，采用经验证的技术和定型的设备，同类型机组在世界上已有1000多堆年运行经验。Dayabay采取了三哩岛事故后的修改，使其达到了国际核电80年代末的水平；LAⅠ结合法国核电站十年大修计划（LOT93）及Dayabay运行经验反馈采取了一系列的改进，使其达到了国际核电九十年代中的水平。成熟——逐步改进更趋成熟单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司14/78第二部分：CPR1000主要特性LAⅡ所采纳的CPR1000方案是在Dayabay、LAⅠ的技术基础之上，结合法国为追赶世界先进核电的发展所作的第二次十年大修计划（VD2）的改进，采取了严重事故的预防和缓解等措施，将使LAⅡ的综合技术安全经济指标达到目前国际同类核电站的先进水平。在从Dayabay最初引进到CPR1000的渐进式技术革新过程中，充分借鉴了生产运行经验反馈，包括吸纳法国同类型机组批量改造经验，现已更加完善。CPR1000还将继续分享同类机组运行经验的反馈。CPR1000作为“二代加”技术，通过持续科技进步，逐渐趋近第三代，可以保证与先进技术更加平稳地衔接过渡。成熟——逐步改进更趋成熟单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司15/78第二部分：CPR1000主要特性全面实现四个自主化经过Dayabay、到LAⅠ的经验积累，CPR1000基本实现了设计自主化。同时由于设计的标准化、自主化，并且相对于参考电站改动较小，完全可以实现设计复用。设备制造通过LAⅡ的经验积累进一步实现本地化，本地化比例可达70%以上，并提高本地化的质量。经过HYH4台机的建设，设备制造本地化比例将获得更大的提高，质量将更有保障。百万级压水堆型在LAⅠ就已经实现了建设及运行自主化，CPR1000可以实现自主建设、自主运营。因此，CPR1000将是我国近期实现核电建设四个自主化水平最高的核电站。经济单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司16/78第二部分：CPR1000主要特性经济性和市场竞争力持续提高从Dayabay到CPR1000逐步提高了设计自主化、设备制造本地化比例以及机组效率，且已完全实现建设自主化，单位造价已显著下降。在此基础上CPR1000进一步提高设计自主化比例，设备基本实现本地化。如果小批量建设，考虑到设计复用以及批量采购，单位造价可低于1300美元/千瓦，国产化成熟并批量化后争取实现1万元人民币/千瓦。采用先进的燃料管理策略、提高燃耗深度以及降低放射性废物的产生量，完全自主运行，进一步降低运营成本。成熟技术的应用和持续的改进将进一步提高运行可靠性，保证了电厂可利用率超过87%，从而进一步提高竞争力，使得上网电价同脱硫、脱硝火电机组相比具有竞争力。经济单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司17/78第二部分：CPR1000主要特性经济单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司18/78第二部分：CPR1000主要特性达到国内外同类机组先进水平Dayabay及LAⅠ是目前国内运行的技术先进、运行业绩最佳的大型商用核电站。CPR1000以此为参考，并在此基础上作必要技术改进，确保其先进性。为了基本满足新安全法规、导则的要求，采用新技术：在岭澳核电站二期基础上进一步完善数字化仪控技术事故处理规程由事故定向转为状态定向；采用半速汽轮发电机组首炉堆芯即采用18个月换料方案压力容器设计寿命达到60年采用堆坑注水技术主回路应用破前漏（LBB）设计理念采用可视化进度控制利用三维辅助设计进行设计校核先进单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司19/78第二部分：CPR1000主要特性进一步完善数字化仪控技术有助于提高电厂安全性、经济性扩展性好，可及时采纳先进计算机技术有利于专家系统的建立可较大程度上适应仪控设备更新换代先进—新技术1单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司20/78第二部分：CPR1000主要特性事故处理规程由事故定向转为状态定向减轻操作员负担，降低人因失误；有利于处理多重事故；有利于与严重事故处理规程接口。先进—新技术2单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司21/78第二部分：CPR1000主要特性采用半速汽轮发电机组提高机组效率，继而提升电价竞争力；半速机组的供货商选择范围较大，可以形成多家厂商竞争的局面。先进—新技术3单击此处编辑母版标题样式中国核工业第二三建设公司深圳分公司22/78第二部分：CPR1000主要特性首炉18个月换料减少了换料大修次数，降低大修成本，降低人员的受辐照剂量；提高电站可利用率，增加年发电量；降低放射性废物产生量降低燃料循环成本减少反应堆压力容器的中子注量。先进—新技术4单击