CPR1000與EPR專設(shè)安全系統(tǒng)的差異性比較和分析

王希良

摘? 要：CPR1000是中國(guó)廣核集團(tuán)推出的中國(guó)改進(jìn)型百萬千瓦級(jí)（1000 MW）壓水堆核電技術(shù)方案。它是在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合20多年來的漸進(jìn)式改進(jìn)和自主創(chuàng)新形成的“二代加”百萬千瓦級(jí)壓水堆核電技術(shù)。CPR1000技術(shù)源于法國(guó)引進(jìn)的百萬千瓦級(jí)堆型——M310堆型。法國(guó)百萬千瓦級(jí)核電技術(shù)的原型是美國(guó)西屋公司的標(biāo)準(zhǔn)312堆型，并通過改進(jìn)批量化建設(shè)成為標(biāo)準(zhǔn)化的CPY技術(shù)。為了提高法國(guó)核電的出口競(jìng)爭(zhēng)力，法國(guó)法瑪通公司在CPY的基礎(chǔ)上形成了安全性和經(jīng)濟(jì)性較好的M310堆型。大亞灣核電站引進(jìn)的就是這種新型的M310堆型。EPR是目前國(guó)際上最新型反應(yīng)堆（法國(guó)N4和德國(guó)近期建設(shè)的Konvoi反應(yīng)堆）的基礎(chǔ)上開發(fā)的，吸取了核電站運(yùn)行三十多年的經(jīng)驗(yàn)。具有更高的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性能：降低發(fā)電成本，充分利用核燃料（UO2或MOX），減少長(zhǎng)壽廢物的產(chǎn)量，運(yùn)行更加靈活，檢修更加便利，大量降低運(yùn)行和檢修人員的放射性劑量。

關(guān)鍵詞：CPR1000;EPR;差異性

一、CPR1000

CPR1000是以中國(guó)廣東核電集團(tuán)從法國(guó)引進(jìn)的百萬千瓦極核電機(jī)組基礎(chǔ)，結(jié)合技術(shù)改進(jìn)形成的中國(guó)大型商用壓水堆技術(shù)方案。其設(shè)計(jì)自主化、設(shè)備本地化、建設(shè)自主化、運(yùn)行自主化水平最高且以國(guó)內(nèi)運(yùn)行業(yè)績(jī)最佳，成為參考基礎(chǔ)的技術(shù)方案。

CPR1000是一個(gè)先進(jìn)、成熟、安全、經(jīng)濟(jì)的，可以自主批量建設(shè)的“二代加”主力堆型。正在建設(shè)的嶺澳核電站二期1號(hào)機(jī)組為CPR1000技術(shù)方案的首臺(tái)機(jī)組，遼寧紅沿河核電站一期工程四臺(tái)機(jī)組采用CPR1000技術(shù)方案。

（一）經(jīng)濟(jì)性

采用半速汽輪發(fā)電機(jī)組，提高機(jī)組效率，繼而提升電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力，半速機(jī)組的供貨商選擇范圍較大，可以形成多家廠商競(jìng)爭(zhēng)的局面。首爐堆芯即采用18個(gè)月?lián)Q料方案，減少了換料大修次數(shù)，降低大修成本，提高電站可利用率，增加年發(fā)電量。工程建造采用可視化進(jìn)步控制，直接在三維模型上顯示施工進(jìn)步的進(jìn)展和狀態(tài)，檢驗(yàn)施工順序和方案，展示進(jìn)度和計(jì)劃的差異，為施工計(jì)劃的安排和優(yōu)化提供支持和服務(wù)。三維輔助設(shè)計(jì)，系統(tǒng)三維布置校驗(yàn)，檢驗(yàn)接口是否自恰，三維空間布置核驗(yàn)，設(shè)置最佳路徑，縮短大修工期。實(shí)現(xiàn)4個(gè)自主化，同時(shí)由于設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、自主化，并且相對(duì)于參考電站改動(dòng)較小，完全可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)復(fù)用。設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)本地化。如果小批量建設(shè)，考慮到設(shè)計(jì)利用以及批量采購(gòu)，單位造價(jià)可低于1300美元/千瓦，國(guó)產(chǎn)化成熟并批量化后爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)1萬元人民幣/千瓦。

（二）安全性

CPR1000以大亞灣核電站和嶺澳核電站一期為參考基礎(chǔ)，考慮標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、批量化制造和規(guī)?；ㄔO(shè)。CPR1000符合核電科技發(fā)展規(guī)律，可與第三代核電技術(shù)平穩(wěn)過渡銜接。CPR1000采用縱深防御的策略，采取事故預(yù)防和事故緩解措施。制定嚴(yán)重事故對(duì)策，采用合理、平衡的安全設(shè)計(jì)，進(jìn)一步接近第三代概率安全目標(biāo)。在嶺澳核電站二期基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善數(shù)字化儀控技術(shù)，有助于提高電廠安全性，事故處理規(guī)程由事故定向轉(zhuǎn)為狀態(tài)定向，減輕操作員負(fù)擔(dān)，降低人因失誤，有利于處理多重事故，有利于與嚴(yán)重事故處理規(guī)程接口。堆坑注水技術(shù)，有利于防止或延遲RPV熔穿防止堆芯熔融物與混凝土反應(yīng)防止安全殼底板熔穿，抑制安全殼內(nèi)氫的產(chǎn)生量，安全殼保持安好的概率提高。低泄漏設(shè)計(jì)，減少了對(duì)壓力容器的中子輻照。

二、EPR

EPR的電功率約為1600兆瓦，具有大規(guī)模電網(wǎng)的地區(qū)適于建設(shè)這種大容量機(jī)組，另外，人口密度大、場(chǎng)址少的地區(qū)也適于采用大容量機(jī)組。EPR可使用各類壓水堆燃料：低富集鈾燃料（5%）、循環(huán)復(fù)用的燃料（源于后處理的再富集鈾，或源于后處理的钚鈾氧化物燃料MOX）。EPR堆芯可全部使用MOX燃料裝料。這樣，一方面可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定及減少钚存量的目標(biāo)，同時(shí)也可降低廢物的產(chǎn)量;EPR的技術(shù)壽期為60年，目前在運(yùn)行的反應(yīng)堆的技術(shù)壽期為40年。由于設(shè)備方面的改進(jìn)，EPR運(yùn)行40年無需更換重型設(shè)備。

（一）經(jīng)濟(jì)性

發(fā)電成本低，比N4系列反應(yīng)堆低10%，原因有：功率大（約1600兆瓦），建設(shè)周期短，建設(shè)至商運(yùn)57月，燃料的利用率高，在發(fā)電量相同的條件下，EPR將減少使用15%的鈾。

（二）安全性

加強(qiáng)防范可能損壞堆芯的事件，緩解堆芯熔化的放射性影響兩方面的要求，具有更高的安全性。

1.加強(qiáng)防范損壞堆芯的事件

通過設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化、功能多樣化和冗余系統(tǒng)確保安全功能。自動(dòng)化水平更加先進(jìn)：EPR配置四個(gè)同樣的安全系統(tǒng)，具有非正常狀態(tài)下冷卻堆芯的功能。每個(gè)系統(tǒng)都能完全獨(dú)立發(fā)揮其安全功效。這四個(gè)系統(tǒng)分別設(shè)在四個(gè)廠房，實(shí)行嚴(yán)格的外部事件（地震）造成某一系統(tǒng)失靈時(shí)，另一系統(tǒng)代替有故障系統(tǒng)行使安全職能，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆安全停堆。這些結(jié)構(gòu)性的安全系統(tǒng)將把在役壓水堆極低的堆芯破損概率再降低一個(gè)10次方。

2.安全殼具有非常高的密封性

如果萬一發(fā)生堆芯損壞事件，將對(duì)居民和環(huán)境采取防御性保護(hù)措施，使他們不受影響。

EPR的密封水平是國(guó)際上唯一的，反應(yīng)堆廠房非常牢固，混凝土底座厚達(dá)6米，安全殼為雙層，內(nèi)殼為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，外殼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度都是1.3米。2.6米厚的安全殼可抵御墜機(jī)等外部侵襲。即使發(fā)生概率極低的熔堆事故，壓力殼被熔穿，熔化的堆芯逸出壓力殼，熔融物仍封隔在專門的區(qū)域內(nèi)冷卻。這一專門區(qū)域的內(nèi)壁使用了耐特高溫保護(hù)材料，能夠保證混凝底板的密封性能。EPR的熔堆事故影響嚴(yán)格限制在反應(yīng)堆安全殼內(nèi)，核電站周邊的居民、土壤和含水層都受到保護(hù)。

3.降低運(yùn)行和檢修人員的輻照劑量

EPR運(yùn)行和檢修人員的輻射防護(hù)工作將進(jìn)一步加強(qiáng)：集體劑量目標(biāo)確定為0.4人希弗特/堆年，與目前經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國(guó)家核電站的平均劑量（1人希弗特/堆年）相比，將降低一倍以上。目前法國(guó)核電站檢修人員的集體劑量水平約合人均劑量5毫希弗特/年（5mSv）。換言之，法國(guó)核電站工作人員的平均劑量等同于法國(guó)天然放射性當(dāng)量。

三、結(jié)語

綜上，CPR1000和EPR各自有自己的特點(diǎn)，CPR1000采用縱深防御的策略，事故預(yù)防和事故緩解措施，即預(yù)防為主;EPR是利用增加冗余性來提高安全性，增加安全系統(tǒng)的數(shù)量，這需要精準(zhǔn)的操作。而從經(jīng)濟(jì)性上比較，CPR1000基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)自主化，同時(shí)由于電站改動(dòng)較小，完全可以實(shí)現(xiàn)并且設(shè)計(jì)復(fù)用。再加上設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)本地化，小批量生產(chǎn)，能進(jìn)一步降低造價(jià);EPR是通過增加安全系統(tǒng)冗余席和系統(tǒng)配置來提高安全性，使得費(fèi)用增加，但由于單機(jī)容量大，廠址利用率高，提高了它的經(jīng)濟(jì)性。因此，EPR優(yōu)勢(shì)在于功率大，效率高，CPR1000在于實(shí)現(xiàn)了自主化與設(shè)備本地化。