CNP-600
跳至導覽
跳至搜尋
此條目需要補充更多來源。 (2022年3月5日) |
CNP-600是中國核工業總公司的一種自主設計、自主建造、自主管理、自主運營[1]的第二代商用壓水堆堆型。[2]額定電功率650 MW、額定熱功率1930MW。雙環路。堆芯由121組燃料組建構成，活性段高度365.8cm，等效直徑267.0cm。冷卻劑壓力15.5MPa。平均線功率密度16.09kW·m-1。循環長度：280滿功率天。堆芯鈾裝量55.6噸。設計壽命40年。[3]
基於中國第一種商用核電堆型CNP-300研發。[4]並借鑑了大亞灣核電廠的M310堆型。[5]
CNP-600的第一座商業運行反應堆是2002年的秦山核電廠二期工程，總設計師葉奇蓁(中國工程院院士)。2004年至2011年又商投了3座反應堆。[6]2015年和2016年的海南昌江核電廠商業運行了2座反應堆。
升級改造[編輯]
在 2011 年日本福島核事故後，中核集團對這 6 台 CNP-600 機組實施了中國核電史上規模最大、最徹底的「非能動化」與「縱深防禦」安全改造工程。這次大手術直接將這批二代改機組的安全指標拉升到了准三代（Gen-III）的標準。包括在數碼化儀控系統（DCS）國產化、反應堆功率提升、安全裕度強化 以及運行壽期延長（延壽）。[7] [8]
- 數碼化儀控系統（DCS）升級與自主化
- 機組功率提升（Power Upgrade）
- 運行壽期延長（核電延壽）
- 使用 中核集團在 AFA 2G 基礎上自主研發了 CF2（China Fuel 2）先進燃料組件（由中核建中核燃料元件公司生產）替換基於法國阿海琺（AREVA）的 AFA 2G（Advanced Fuel Assembly 2nd Generation）燃料。使用4.45%燃料，換料周期從12個月提升到18個月。
- 全廠斷電（SBO）防禦改造：引入移動式「生命線」。 福島核事故的本質是海嘯摧毀了應急柴油發電機，導致全廠斷電（Station Blackout, SBO），一迴路完全失去冷卻能力。
- 增設移動式柴油發電機接口： 改造成敗的關鍵在於「電」。技術人員在 CNP-600 的廠房外牆和電氣室，加裝了防水、抗震的移動式高壓/低壓柴油發電機快速接線接口。一旦廠區固定的 2 台應急柴油機同時失效，場外的移動電源車可在數小時內開抵現場，插上插頭即可恢復關鍵儀控和補水泵的供電。
- 空冷式應急柴油機升級： 秦山和昌江基地均配置了額外的空冷式應急電源。與傳統依賴海水冷卻的柴油機不同，空冷柴油機不懼怕海嘯或進水口堵塞，是名副其實的最後一道電力防線。
- 縱深防禦：非能動氫氣消除與安全殼排氣系統 當反應堆核心開始缺水時，鋯合金包殼在高溫下與水蒸氣反應會產生巨量氫氣。福島的廠房就是被氫氣炸毀的。
- 全面加裝非能動消氫裝置（PAR）：技術人員在 CNP-600 的圓形混凝土安全殼內部，高密度懸掛了數十塊非能動催化重組元件。這些元件不需要任何電力驅動。當空氣中的氫氣濃度達到臨界點時，元件表面的鉑/鈀催化劑會直接促使氫氣與氧氣在低溫下結合成水蒸氣。這項改造從根本上消除了 CNP-600 發生氫氣爆炸的物理可能。
- 增設安全殼過濾排放系統（CFVS）：如果事故極端嚴重導致安全殼內壓力過大，過去只能憋着。改造後，CNP-600 增設了特殊的過濾排氣管道。在必須泄壓時，氣體經過多級特殊的「沙濾」和「分子篩」過濾，阻絕 99.9% 的放射性碘和氣溶膠後，才將無害的氣體排入大氣，防止污染周邊環境。
- 熱阱防禦：二次側非能動餘熱排出（PRS）的試驗與應用 這是 CNP-600 最具含金量、甚至帶有三代技術實驗性質的高端改造。
- 技術痛點： 傳統 CNP-600 停堆後，需要依靠輔助給水泵向蒸發器注水來帶走堆芯餘熱。沒電，泵就無法運轉。
- 魔改方案： 中核集團利用秦山二期作為基地，研發並在部分機組上試驗了二次側非能動餘熱排出系統（Passive Residual Heat Removal System, PRS）。該系統在反應堆上方的廠房高處設置了一個巨大的應急輔助水箱。
- 物理機制： 當發生全廠斷電、泵全部停轉時，一迴路的高溫水與二次側的水通過自然對流（熱傳導冷流降）啟動。高溫蒸氣自動上升到高處的水箱冷凝，化為冷水後再靠重力流回蒸發器。整個冷卻過程完全不需要任何電泵，僅靠重力和密度差就能維持堆芯長達 72 小時的安全冷卻。
- 環境與自然災害專項加固 針對秦山（杭州灣潮差大、可能遭遇東海地震波及）和昌江（地處海南，常年面對超強颱風與孤網運行）的地域特質，實施了定製化改造：
- 昌江核電的「防颱風與孤網加固」： 昌江的 2 台 CNP-600 重點改造了廠房的防風結構，其外部進風口和冷凝器進水口加裝了防颱風碎片撞擊的格柵。同時，優化了反應堆的 FCB（甩負荷直接帶廠用電）功能。當海南電網因颱風瞬間崩潰時，反應堆不會緊急停堆，而是能瞬間自動將功率切回 5%，僅維持自身的設備運轉，變成一個「孤島網絡」，待外部電網修復後可在數小時內重新併網，避免了重新啟動反應堆的長周期延誤。
- 秦山二期的防洪與水密門改造：對一迴路主泵房、海水泵房等核心重地實施了全封閉水密門改造。即使整個廠區地表被特大洪水淹沒，核心泵房內部依然能保持絕對乾燥，確保電氣設備不短路。
參見[編輯]
參考文獻[編輯]
- ^ 楊蘭和：《CNP600壓水堆核電廠運行》，原子能出版社，2009年版。ISBN：978-7-5022-4711-9
- ^ (IAEA), International Atomic Energy Agency. - Nuclear Power - IAEA. www.iaea.org. [29 May 2018]. （原始內容存檔於2018-05-29） （English）.
- ^ 戚屯鋒：「中核集團CNP600核電機組堆芯燃料管理改進與創新」，《首屆中國工程院/國家能源局能源論壇》，第308-312頁。
- ^ Biello, David. China forges ahead with nuclear energy. Nature. 29 March 2011 [28 May 2018]. doi:10.1038/news.2011.194. （原始內容存檔於2020-12-19） （English）.
- ^ China's commercial reactors (PDF). Nuclear Engineering International. [29 May 2018]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-05-29）.
- ^ 李永江：「傾力打造CNP600國產化核電品牌——秦山核電二期擴建工程前期工作回顧」，《中國核工業》, 2006(5):7.
- ^ 4号机组乏燃料存储系统第二阶段改造环境影响报告表 (PDF). 中華人民共和國環境生態部. [2026-5-22].
- ^ 我所认识的核电（4）——中国核电的前世与今生之一. 風聞. 2021-10-23.
