三代核电AP1000及其升级CAP1400
- 2013/12/23 14:07:124789
BF35导读：建设AP1000的使命是，通过引进这种三代核电，在浙江三门、山东海阳建设自主化依托项目，通过消化、吸收、再创新，以实现核电自主化。
11月23日早上6点，记者在现场看到浙江三门核电站1号机组核岛厂房穹顶吊装启动。为避开海风影响，吊装较原计划提前，天还没亮，工作人员便在工地忙碌。
国家核电技术公司（以下简称“国家核电”）董事长王炳华亲临现场，这不是他次督战。自2009年项目开工以来，他几乎每月都来。
约一个半小时，直径达41米、起吊总重达922吨的穹顶顺利吊装，这意味着世界首台AP1000机组核岛土建基本完工，建设进入收官阶段。
图纸到电站的尝试
——AP1000三代核电独有的非能动理念，让核电更安全也更经济
AP1000是我国从美国西屋公司引进的先进三代核电技术。2006年，为统一核电技术路线、促进核电事业发展，我国做出了引进AP1000的决策。
核电专家介绍，我国核电建设从上世纪70年代初启动，技术路线、技术标准目前还不完全统一，对自主化、国产化的进展产生了一定影响。
提高自主化能力一直是我国核电发展的目标，而核电从二代向三代转型，为我国高起点发展提供了机遇。
AP1000技术引进是我国能源领域大、完整的一次技术引进，也是中美两国大的能源科技合作项目。它的引进一开始就承担着消化、吸收、自主创新三代核电的使命。终选定在浙江三门和山东海阳各建2台AP1000机组，作为自主化依托项目。
2007年5月22日，国家核电成立，被定位为“实现第三代核电技术引进、工程建设和自主化发展的主要载体和研发平台”。
王炳华介绍说，引进AP1000，很重要的一个原因是其“非能动”的先进设计理念，简化了安全系统，提高了可靠性。
“AP1000依靠的是重力、温差和膨胀等自然力来驱动的安全系统，紧急情况下，不需要使用交流电源，仅仅依靠自然手段就可以带走热量，安全性能大大提高。即便发生事故，72小时内也无须人为干预。”他说。
为提高安全性，AP1000还设计了全面、完善的预防和缓解严重事故的措施，其中具特色的是实现了将堆芯熔融物保持在压力容器内，使大规模放射性释放到环境的可能性进一步降低。
王炳华介绍，AP1000的反应堆安装在由混凝土围墙和绝热层组成的堆腔内。即使发生反应堆堆芯熔化的严重事故，造成反应堆压力容器壁急剧升温，设置在安全壳内的换料水箱靠重力能自动地向堆腔注水，水经压力容器外壁和绝热层之间的流道向上流动，冷却压力容器外壁，通过自然循环将热量带走，使压力容器不被熔穿，从而使堆芯熔融物保持在压力容器内。
此外，AP1000系统更为简化，仅核级安全阀门就比其他三代压水堆核电减少了6000多个，设备造价的下降空间大，经济性更好。
也有专家指出，AP1000理念固然先进并大量采用成熟技术，但毕竟没有项目运行经验。
在建的三门核电站是AP1000从图纸变成现实的尝试，对国家核电及其AP1000的支持者而言，建好三门首堆的意义，不仅要证明AP1000先进，而且可行、可靠。
CAP1400：自主品牌的探索
——如果我国将单机功率升至135万千瓦以上，将完全拥有自主知识产权
2011年发生日本福岛核电危机后，对核安全的担忧，客观上促进了提高核电安全标准，也加速了世界核电产业从第二代向第三代的升级换代。
按照国家战略部署，国家核电公司制定了三代核电自主化“三步走”战略：步将以“外方为主，我方全面参与”，建好AP1000依托项目，其后将转为“我方为主，外方支持”，形成国产化AP1000的标准设计，第三步则“全面自主创新，完成CAP1400研发和CAP1700预研”。
2006年1月，“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”成为当年国务院批准发布的16个重大科技专项之一，它的主要目标是在引进消化AP1000三代核电技术基础上，开发具有自主知识产权、功率更大的非能动大型先进压水堆核电型号，并建成示范工程。
CAP1400可以看成是AP1000的升级版，是我国自主品牌的探索。
国家核电下属上海核工程设计研究院（以下简称“上海核工院”）承担CAP1400的设计、研发工作。按照2007年与美方达成的协议，如果中方能将单机功率升至135万千瓦以上，中国将完全拥有其自主知识产权。
据介绍，CAP1400示范电站位于山东威海市荣成石岛湾，首台核电机组计划在2014年开工建设。首台CAP1400能否符合预期设计，并从图纸变成现实，是我国核电产业面临的新挑战。
CAP1400项目总设计师、上海核工院院长郑明光表示，CAP1400核电站研发设计已经取得重要进展，在保留了非能动设计理念同时，更为简化，安全性和经济性有了进一步的提升。
“我们在设计中还增强了核电站抗击地震、外部水淹等自然灾害的设防。”郑明光说，三代核电电站的构筑物、设备和系统可以承受类似福岛地震及引起的海啸的冲击，可以实现并维持安全停堆，安全壳可以保持完整性。
据介绍，CAP1400概念设计和初步设计任务已经完成，初步设计方案已经通过了国家能源局组织的专家评审程序。
“CAP1400作为国家重大科技专项，不仅是公司的品牌，更是国家的品牌。”王炳华强调。
设备制造水平不可忽视
——CAP1400重大专项示范工程核岛设备国产化率预计将达到80%以上
按原计划，三门1号本将于2014年底并网发电，但因AP1000机组属于世界首堆，相关设备制造要求高、挑战大，加上施工设计滞后、福岛事故后的安全检查等因素，工期有所延误。
虽然范围内首台新型号核电机组工期延误普遍存在，但不可忽视设备制造水平对核电自主化的影响。
为避免走上一些行业“引进、吸收又落后”的老路，我国一开始就全程介入AP1000依托工程的装备、关键部件的研发生产，从图纸到设备成品，都有明确的国产化时间表。
王炳华说，三门和海阳在建的4台核电机组设备国产化率平均为55%，第四台机组国产化率预计将达到72%。他表示，通过AP1000设备设计和制造技术的引进、消化、吸收，一大批核心核电设备研制企业已全面掌握了AP1000核岛主要设备的制造技术，材料及设备的制造装备能力进一步提升。
“预计CAP1400重大专项示范工程核岛国产化率将达到80%以上。”郑明光说。
为支撑AP1000核电自主化建设，国家核电从依托项目，就开始了国产化的标准设计。“标准化设计是我国核电发展的必由之路。”郑明光说，设定了标准，可以充分发挥模块化的优势，减少不必要的重复劳动，让有限的设计力量用于优化和改进设计。
他表示，国产化AP1000标准设计已经完成，在设计上能有效支撑我国后续AP1000核电自主化、标准化、批量化建设的需要。
标准化设计更大意义在于，推动我国三代核电技术标准体系的建设，统一技术路线，与接轨，提升我国在标准领域的话语权。
从工程角度看，标准化设计也是节约工期，降低成本，提高核电经济性的选择。国核工程公司副总经理王明弹表示，标准化后才能规模化，为后期工作推进打下基础。
王炳华表示，技术上先进，设备上一开始就推进自主化研制，整个三代核电产业链都起来了，未来CAP1400在市场上定会非常有竞争力。