第一代核动力电站,诞生于20世纪50年代。
核动力技术脱胎于原子弹制造技术,核电站是和平利用原子能、“变剑为犁”的典范。
七十多年来,全球相继建造了五百多台核电机组,有一部分机组,因达到设计使用年限,已经陆续退役关闭。
人类建造和使用的任何工程或者产品,都做不到绝对的零故障或零事故。
历史上,曾经发生过3次堆芯熔化事故,第一次发生在1979年、美国三哩岛核电站(未造成严重后果),第二次发生在1986年4月26日、切尔诺贝利4号反应堆,第三次发生在2011年3月11日、日本福岛核电站3号反应堆。
切尔诺贝利4号机组被封在石棺内每一次核电事故,对核电产业,都是沉重的打击,其经验教训反馈,也都促进了核电技术的迭代进化。
压水反应堆核动力发电技术,最基本的安全理念为多重、多样纵深防御,从第二代核电站起,均设有三道安全屏障:第一道为燃料组件:核燃料被包裹在锆金属组件内,只要堆芯不被熔化,放射线就不会大量跑出来;第二道为一回路的压力边界:带放射性的冷却剂,被限制在一回路的容器和管道内流动,并与二回路隔绝;第三道为反应堆的安全壳:通过一座穹顶建筑物,完全罩住反应堆一回路,使它与外界完全隔离。
安全壳、一回路(红色)和二回路(兰色)示意图在任何事故情况下,这三道安全屏障只要有一道是保持完整的,就不会带来严重的后果。
目前,在世界上,第三代压水堆核电技术,逐渐形成了三个流派,为了达到所需的安全目标,各自遵循的安全理念,有所不同。
第一个为法国的EPR技术:主要通过增加设备和系统,提高独立性、多样性、多重性和安全富余度,来提升安全可靠水平;例如,一回路的主要冷却泵和蒸汽发生器,由3套增加到4套,增加冗余电缆回路,多设一座应急柴油机房等等,采用该技术的台山核电2台机组已投运多年;即在第二代反应堆的基础上,相当于做“加法”。
EPR的反应堆压力容器和4套主设备示意图第二个为美国西屋的AP1000技术:利用重物向下、热胀冷缩使气体或液体因压力定向流动等“非能动”理念,简化革新核电系统,让核反应堆能够自行本能地缓解不安全状态,而不依赖外加动力干预,例如,三门、海阳4台AP1000已商运,即在第二代反应堆的基础上,相当于做“减法”。
在AP1000基础上我国发展了CAP1400(国和一号)。
国和一号核岛、常规岛透视示意图第三个为中国的“华龙一号”技术:华龙一号融合采用“能动+非能动”的安全设计理念,设置了完善的严重事故预防和缓解措施,充分吸收了核电事故的经验反馈,满足我国和国际最新核安全法规标准的要求,在安全、技术和经济指标上达到或超过了国际三代核电用户需求。
ONR网站截图:经评估,华龙一号符合预期标准华龙一号采用双层安全壳设计,可以抵御大型飞机的撞击。
其抗震标准足以抵御17级台风、9级地震的强度。
华龙一号核岛和常规岛剖视示意图2021年1月30日,华龙一号首堆(福清5号机组)投入商业运行;2021年5月28日,华龙一号海外首堆(K-2机组)投入商业运行。