第三代核电技术与AP1000先进核电机组
全球第三代核电技术产业发展概览
全球第三代核电技术产业发展概览第三代核电技术是未来全球核电产业的中流砥柱。
文 |王建华 李言瑞作者供职于中国核能电力股份有限公司、中核战略规划研究总院核电是清洁、低碳、安全、高效的能源形式之一。
自1954年全球首座核电机组并网以来，核电为全球提供了重要的清洁能源，并且现在仍是全球第二大清洁电力来源。
规模化发展的商用核电技术已经发展了三代，第三代核电技术成为当前批量化建设的主流技术，预计将在未来相当长的一段时间内，第三代核电技术都将会是全球核电产业发展中扮演着中流砥柱的作用。
全球核电技术发展历程情况自1954年全球第一台核电站——前苏联奥布宁斯克核电站并网以来，全球核电技术已经发展了四代。
第一代核电技术为原型堆，各国为了验证核能商业应用的可行性而建，发挥了验证核能发电可行性的作用，在设计上没有形成标准化，发电功率也较小。
第一代核电技术的典型代表是前苏联的奥布宁斯克核电站，英国镁诺克斯反应堆，美国希坪港压水堆和德累斯顿沸水堆。
采用第一代核电技术的机组已经全部退役。
第二代核电技术吸收了第一代核电技术的设计、建造和运行经验，形成了标准化的核电技术，实现了批量化商业部署，单位造价也较低，相比火电也具有较好的经济性。
目前全球在运的核电机组大部分采用了第二代核电技术，2022年底为393台，占全部在运核电机组数量的93%。
但是，第二代核电技术面临运行到期即将退役等问题。
第三代核电技术是目前全球核电建设的主流技术，全球绝大部分在建的核电机组采用了第三代核电技术，预计在整个21世纪都会有很大的市场空间。
当然提高第三代核电技术的经济性是全球核电界重点研究的课题之一。
时间特点主要代表机型第一代20世纪50~60年代原型堆，验证核能商业应用的可行性美国希坪港压水堆、德累斯顿沸水堆、英国镁诺克斯反应堆第二代20世纪70年代-20世纪末期商用、安全、经济现有的压水堆、重水堆、沸水堆等第三代21世纪初-今先进性，提高安全性，提高经济性，高燃耗，往往有非能动安全华龙一号、国和一号、AP1000、EPR、VVER-1200、APR1400、ABWR第四代正在研发，部分堆型建成示范工程，有望2030年后规模化建设更安全高、经济性好、核废物量少、防扩散钠冷快堆、高温气冷堆、铅冷堆、熔盐堆、超临界水冷堆、气冷快堆表1 全球核电技术发展情况能源产业ENERGY INDUSTRYPAGE 34ENERGY PAGE 35已经部署等待部署正在研发华龙一号（中国）国和一号（中国）CAP1000（中国）AP1000（美国）VVER1200（俄罗斯）VVER-Toi（俄罗斯）APR-1400（韩国）EPR（法国）ABWR（日本）APWR（日本）Atmea1（日本）APR-1000（韩国）ESBWR（美国）ACPR1700（中国）CAP1700（中国）VVER-1500（俄罗斯）VVER-1800（俄罗斯）EPR1000（法国）表2 第三代核电技术研发与商业部署情况机型/台数设计商核电站/机组名称AP1000（5台）西屋公司三门1#、2#，海阳1#、2#，沃格特勒3#EPR（3台）法马通台山1#、2#，奥尔基洛托3#VVER-1200（6台）俄原公司新沃罗涅日2-1#、2-2#，列宁格勒2-1#、2-2#，白俄罗斯1#、2#APR1400（6台）韩国电力公司新古里3#、4#，巴拉卡1#、2#、3#，新蔚珍1#华龙一号（5台）中核集团福清5#、6#，卡拉奇2#、3#，防城港3#ABWR （4台）通用-日立，东芝柏崎刈羽6#、7#，志贺2#，滨冈5#共计：在运/并网29台机组机型/台数设计商核电站/机组名称VVER-1200（14台）俄原公司波罗的海1#，卢普尔1#、2#，阿库尤1#、2#、3#、4#，徐大堡3#、4#，田湾7#、8#，埃尔达巴1#、2#、3#VVER-Toi （2台）俄原公司库尔斯克2-1#、2-2#APR1400（4台）韩国电力公司新古里5#、6#，新蔚珍2#，巴拉卡4#AP1000（1台）西屋公司沃格特勒4#CAP1000（5台）国家电投三门3#、4#，海阳3#、4#，徐大堡1#EPR（3台）法马通弗拉芒维尔3#，欣克利角C 1#、2#华龙一号（11台）中核&中广核防城港4#，漳州1#、2#，太平岭1#、2#，三澳1#、2#，昌江3#、4#，陆丰5#、6#国和一号（2台）国家电投国核示范1#、2#ABWR（2台）通用-日立，东芝岛根3#，大间町1#共计：在建44台机组表3 三代核电投运/并网情况（截至2023年底）表4 三代核电在建情况（截至2023年底）第四代核能系统处于起步阶段，钠冷快堆和高温气冷堆是发展较快的两种堆型。
第三代核电技术与AP1000先进核电机组
第二章 什么是核电的第一、 二 、 三 、 四代
2 . 1 核电发展简史 自 1 954 年 . 前苏 联建成电功率为 5兆瓦的实验性核电站以来，核电技术的发展可以划分为 第 一 、 二、 三 、 四代。
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截至 2009年1 月 底 中 国 大陆运行和在建的商用核电机组
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第三代核电技术与AP1000先进核电机组
目
录
第 一 章 核电的优点及国际. 国内 发展简况 . . . . . .. . . .. . . . .. . .... . . . . . . ...... . . . . .. . . .. . 2 第 二章 什么是核电的第一、 二、 三 、 四 代..... . . . . . .………………. . . . . . . . . . . . . . . 7 第 三 章 为什么 第三代核电技术是当今国 际上核电发展的主流. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . 1 1 第 四 章 第三代与第二代核电厂在安全上 的主要 差别.... ... . . . . . . .. .. . . . . . . . . . ..... . . . . 1 5 第 五 章 为实现第三代核电安全目标的两种设计患路 . . . . . . . . . . . . . .0. . .. . . . . . .……. . . .. 1 8 第 六章 APl∞0核电厂的基本特点 . . . . . .. . .. . . . . . . ... . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 第 七章 AP1000核电厂的技术成熟性. . . . . . . .. . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .25 第 八章 AP10∞核电厂的安全性 . .. . . .. . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . ... .34 第 九章 AP1000核电厂的经济性.. . . .... . . . . . . . . . . . .... . .. . . . . . . . . . . . ...... . . . . . .....38 第 十章 引进AP 1∞0先进核电技术是国家的战略决策 . . . . . . .. . . . . ... . . . ........ . ... . . ...40 第 十一章 . "第三代核电自主化依托项目 . 进展情 况 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .44
第三代核电AP1000主泵泵壳合作技术协议签订
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２１ ００年第 ３期
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２１ ０ ０年 ６ ２日，第三代核 电 Ａ １０ 月 Ｐ ０ ０主泵泵壳合作研 制技术协议 签字仪式在 国核工程 有 限公 司举 行 。中国第一重 型机械股份公 司、沈 阳鼓风机集 团有 限公 司 、湖南桃花江 核电有
限公 司及 国核工程有 限公 司的有关领导参加仪式并分别在协议上签字 。 沈 阳鼓风机 集 团有 限公 司作为 Ａ １０ 依托项 目技术转 让合 同主泵 制造技 术任务包 的技 Ｐ００
滨电气集团公司所属交直流公司与奥地利安德里茨公司合作 ，哈尔滨电气集团公司所属交直
流公 司 提供 ６台 电动 机 、６台全 流量 ／ 小流 量试 验 服务 、２台整 套 主泵 系 统等 ，首 台将 于
２ １ 年交货 。 ０２
核主泵是核 电站最关 键设备之一 ，设 备技术含量高 ，加工制造精度 高 ，目前世界上 只有
有 限公 司共 同签署 了第三代核 电 Ａ １０ 屏蔽 主泵批量化采 购合作协议 。沈 阳鼓 风机集 团有 Ｐ ００
限公 司承担着为我 国第三代核 电 Ａ １０ Ｐ ００后续 １ Ｏ台核 电机组制造 主泵 的任 务 。根 据 Ａ １０ Ｐ００
主泵泵壳合作研制技术协议 ，主泵泵壳研制成功后 ，将优先用与 中国一重就 主泵泵壳 的国产化做 了大量 的前期工作 。此 次合作研制技术 协议 的 签订标 志着 泵壳试制工作正式启 动 ，向主泵最终实现 国产化 的 目标迈 出了坚实 的一 步 。
２０ 年 ｌ 月 ２ ０９ ２ ５日，国核工程有 限公 司与沈阳鼓 风机集 团有 限公 司、哈电动力设 备股份
AP1000简介汇编要点
第三代核电站与AP1000一、世界核电站可划分为四代第一代核电站：自50年至60年代初苏联、美国等建造的第一批单机容量在300MWe左右的核电站，如美国的希平港核电站和英第安角1号核电站，法国的舒兹(Chooz)核电站，德国的奥珀利海母(Obrigheim)核电站,日本的美浜1号核电站等。
第一代核电厂属于原型堆核电厂，主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性。
第二代核电站：第二代核电厂主要是实现商业化、标准化、系列化、批量化，以提高经济性。
自60年代末至70年代世界上建造了大批单机容量在600－1400MWe的标准化和系列化核电站，以美国西屋公司为代表的Model 212（600MWe，两环路压水堆，堆芯有121合组件，采用12英尺燃料组件）、Model 312（1000MWe，3环路压水堆，堆芯有157盒组件，采用12英尺燃料组件，），Model 314 （1040MWe，3环路压水堆，堆芯有157盒组件，采用14英尺燃料组件），Model 412（1200MWe，4环路压水堆，堆芯有193盒组件，采用12英尺燃料组件，）、Model 414（1300MWe，4环路压水堆，堆芯有193盒组件，采用14英尺燃料组件）、System80（1050MWe，2环路压水堆）以及一大批沸水堆（BWR）均可划入第二代核电站范畴。
法国的CPY，P4，P4′′也属于Model 312，Model 414一类标准核电站。
日本、韩国也建造了一批Model 412、BWR、System80等标准核电站。
第二代核电站是目前世界正在运行的439座核电站（2007年9月统计数）主力机组，总装机容量为3.72亿千瓦。
还共有34台在建核电机组，总装机容量为0.278亿千瓦。
在三里岛核电站和切尔诺贝利核电站发生事故之后，各国对正在运行的核电站进行了不同程度的改进，在安全性和经济性都有了不同程度的提高。
第三代核电站:对于第三代核电站类型有各种不同看法。
第三代核电技术及发展
我国第三代核电发展历史在CPR1000体系的形成和运用过程中，共经历了中国核电工业制度变迁的三个阶段，如表1。
1977年到1986年，是中国对核电行业深入探索的阶段。
中国政府并没有因为先前苏南核电的失败放弃发展核电的信心，促成了中国与法国的第一次技术和商业合作，我国引入了法国的核电技术路线M310，并与法国核电公司充分合作，建成了在中国核电历史上占据重要地位的大亚湾核电站。
1979年，中广核集团引进了法国核电技术路线M310型压水堆。
1987年开工的大亚湾核电站是中国与法国核电的首次接轨，由此也加深了中法两国的核电项目合作，使中国核电工作者有机会从近距离了解核电的管屈伟平第三代核电技术及发展理、建设及运做等流程。
进入中国核电工业整体低迷的阶段以后，中国广东核电集团仍然果断大胆地继续研究M310技术，从而使岭澳项目一举成为整个中国核电低迷阶段唯一的亮点，更开拓了关于整个CPR1000系列的前进方向，同时赢得了国际核电组织的认可，为集团在国际上的声望打下了坚实的基础。
1997年，中广核集团以大亚湾核电站为参考建成了岭澳核电站一期。
该电站对M3l0技术路线进行了52项重要技术改进。
按照国际标准，实现了项目管理自主化、建筑安装施工自主化、调试和生产准备自主化，实现了部分设计自主化和部分设备制造国产化，形成了拥有自主表1 我国CPR1000发展的三个阶段知识产权的核电技术路线CPR1000。
由于CPR1000通过了国际原子能机构的认证，在国际核电领域也得到了较高的认同，扩大了我国核电在国际核电领域的影响力，对我国未来的核电发展起到了积极的作用。
CPR1000模仿早期的M310，并根据中国的国情完善和修改了技术，形成了属于自己的技术路线，之后得到了国际原子能机构的认可。
CPR1000路线己逐渐成为我国自主核电工业的一面旗帜。
由于大亚湾项目的顺利投产和良好运营，该运营商中国广东核电集团发现了一条可行的发展方案，并迅速抓住契机，从1994年开始，就大力投入到对大亚湾核电项目所使用的M3l0技术路线的改进和创新当中去，逐渐形成了拥有自主产权的中国压水堆核电技术路线一一CPR1000，并首次应用在岭澳项目中。
我国第三代核电技术一览
我国第三代核电技术一览我国的核电技术路线是在上世纪80年代确定走引进、消化、研发、创新的道路的。
经过20余年的努力，通过对引进的二代法国压水堆技术的消化吸收，取得了巨大的技术进步，实现了60万千瓦压水堆机组设计国产化，基本掌握了百万千瓦压水堆核电厂的设计能力。
目前我国有五种第三代核电技术拟投入应用，他们分别是 AP1000、华龙一号、CAP1400、法国核电技术(EPR)以及俄罗斯核电技术(VVER)。
北极星电力网小编整理五种核电技术及特点供核电业界人士参考。
1、AP1000AP1000是美国西屋公司研发的一种先进的“非能动型压水堆核电技术”。
西屋公司在已开发的非能动先进压水堆AP600的基础上开发了AP1000。
该技术在理论上被称为国际上最先进的核电技术之一，由国家核电技术公司负责消化和吸收，且多次被核电决策层确认为日后中国主流的核电技术路线。
国家核电技术公司的AP1000和中广核集团与中核集团共推的华龙一号被默认为中国核电发展的两项主要推广技术，两者一主一辅，AP1000技术主要满足国内市场建设和需求，华龙一号则代表中国核电出口国外。
作为国内首个采用AP1000技术的依托项目三门核电一号机组原计划于2013年底并网发电，但由于负责AP1000主泵制造的美国EMD公司多次运抵中国的设备都不合格，致使三门一号核电机组如今已经延期2年。
目前，除在建的两个项目(三门、海阳)外，三门二期、海阳二期、广东陆丰、辽宁徐大堡、以及湖南桃花江等内陆核电项目均拟选用AP1000技术。
AP1000技术主要目标工程包括：海阳核电厂1-2号机组、三门核电厂1-2号机组、红沿河核电厂二期项目5-6号机组、三门核电厂二期项目、海阳核电厂二期项目、徐大堡核电厂一期项目以及陆丰核电厂一期项目等。
其中海阳核电厂1-2号机组和三门核电厂1-2号机组为正在建设的核电项目，其余五个为有望核准的核电项目。
【三门核电站】浙江三门核电站是我国首个采用三代核电技术的核电项目。
浅析核电主泵的发展以及各代主泵的特点
浅析核电主泵的发展以及各代主泵的特点摘要：本文简要介绍了核电站主泵的发展以及各代主泵的优缺点，包括新型三代核电屏蔽式主泵的主要特点。
关键词：核电主泵屏蔽引言从1954年前苏联成功建成世界第一座5兆瓦的实验性核电站到现在100万千瓦的先进压水堆核电站，民用核电站已经发展了三代。
虽然其设计理念和电站结构都有很大的改动，但作为核电站心脏的主泵，其核心设备的地位一直未曾动摇。
1.二代主泵的特点一代核电站为实验堆，本文暂且不论。
在商用核电站中，从二代到二代加的核电站机组，都是采用带轴封的单级离心主泵。
以秦山二期100D主泵为例，该主泵从西班牙ENSA采购，是一台立式带飞轮的单级离心泵。
该主泵的轴封采用串联的三级密封，第一层密封为可控液膜密封，第二层为压力平衡摩擦端面型密封，第三层为机械摩擦端面双效应型密封。
该主泵的主要优点是效率高，但同时，其缺点也是显而易见的。
首先，核岛内必须多增两套管路，一套轴封注水/冷却水管路和一套轴封泄露水回收管路，他们的泄露或失效都会导致核岛内核泄漏。
轴封水温度检测、压力检测、液位检测和流量检测系统都是为了轴封专设的监测单元，增加了系统复杂性和操控难度。
其次，不论采用多先进的轴封，其固有的特性决定了存在轴封失效的可能，一旦失效，将会对主泵乃至整个核电站造成严重的影响。
即使只考虑正常的损耗，在核电站整个寿期内也需要多次更换，不利于核电站的长期稳定运行。
而且，由于主泵位于核岛内，处于高辐射区，维修人员每次维修所接受到的放射剂量也是一个不容忽视的问题。
2.三代主泵的特点上世纪80年代的前苏联切尔诺贝利和美国三里岛核泄漏事故发生后，大众越来越关注核电站防止核泄漏以及电站安全运行的能力。
在核电技术沉寂了近40年后，美国西屋公司研发出了新一代的核电技术--AP1000核电技术。
AP1000核电站采用非能动技术，即其安全系统完全不依赖外部能量，能够利用自然界的能量如势能、气体膨胀和密度差引起的对流、冷凝和蒸发来完成安全功能的技术。
AP1000与CPR1000在电气系统上的差异分析
AP1000与CPR1000在电气系统上的差异分析摘要：电气系统因其涉及核电站安全控制系统，是核电站的重要组成部分，而二代核电CPR1000和三代核电AP1000在电气系统的布置和要求方面，存在较大差异。
本文将通过对比，分析两代核电机组在电气系统上的差异。
关键词：核电站；电气系统；差异1．电气系统组成AP1000与CPR1000的电气系统，包含主变、厂变、备用柴油发电机组、中压/低压母线、直流电源等，基本内容差不多，主要包含：主变，均为3个单相+1个备用相；都有发电机出口开关；6KV中压母线AP1000机组共6段，全部非1E 级，而CPR1000共8段，其中2段为1E级，6段为非1E级；备用柴油发电机组AP1000机组共2台，非1E级，启动时间120S，而CPR1000共2台，1E级，启动时间10S；交流低压母线AP1000机组全部非1E级，而CPR1000机组为非1E级+1E级；直流及UPS均为非1E级+1E级。
2．技术规范要求AP1000的非能动安全系统设计，对交流供电系统无安全方面的要求，也无实体隔离要求。
1)厂外供电系统仅向机组提供正常启动和正常停堆用的电源，不需要冗余。
2)该系统中唯一的1E级设备是与反应堆主泵串联的2台断路器，确保主泵在失去交流电源后可靠断开。
其他设备不需要实体隔离，可以通用。
3)完成安全相关功能所必须的唯一电源时1E级直流和Uninterruptible Power Supply(UPS)不间断电源供电系统。
由于AP1000的直流负荷比CPR1000的直流负荷小得多，4组1000 AH的蓄电池组可满足安全相关功能72H的供电需求。
72H后还可由2台辅助柴油发电机向安全相关功能供电4天。
4)由于AP1000的屏蔽式主泵无大的飞轮惯性，故其要求在失去主交流时，供电系统应能保持大于3秒的供电时间，这一要求由发电机的惯性惰走发电来满足。
CPR1000机组对电源可用性的要求比较高，具体要求如下：1)蒸汽发生器冷却正常停堆模式（NS/SG）要求两路内电源、两路外电源必须可用；2)RRA冷却正常停堆模式（NS/RRA）要求三路电源必须可用；3)维修停堆模式（MCS）要求两路内电源、两路外电源必须可用；4)换料停堆模式（RCS）要求一路内电源、一路外电源必须可用；如可用的外电源是主变压器，则可用的内电源必须是B列6.6 kV应急交流电源系统（LHQ）；5)反应堆完全卸料模式（RCD）要求一路内电源、一路外电源必须可用。