CAP1400技術(shù)解析

現(xiàn)在的核能技術(shù)越來越先進(jìn)名為我們的生活帶來了更多能源，解決了我們得一部分能源需求。(1)總體設(shè)計(jì)：要使功率提升，需增加燃料組件數(shù)量和重新開展堆芯設(shè)計(jì)。由于運(yùn)行功率、衰變熱、放射性總量的改變，總體上需要重新開展現(xiàn)象識別、功能需求分析、系統(tǒng)配置、軟件可用性評價(jià)、試驗(yàn)需求分析等;同時(shí)要考慮我國法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和福島后安全要求帶來的設(shè)計(jì)改進(jìn)(如減少在役檢查工作量和廢液排放等)。

(2)設(shè)備研發(fā)：功率等級提升和三代核電設(shè)備規(guī)格，使得原有國內(nèi)設(shè)備和材料的制造能力難以滿足要求，包括反應(yīng)堆壓力容器、穩(wěn)壓器、主管道、主泵、蒸汽發(fā)生器、爆破閥、非能動(dòng)余熱排出換熱器、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組、安全殼(壁厚加大)、裝換料設(shè)備、環(huán)吊和大型吊車、以及關(guān)鍵控制和調(diào)節(jié)閥門等都需要重新研發(fā)。大鍛件的制造和加工，包括壓力容器的一體化頂蓋和接管段、蒸汽發(fā)生器的管板封頭和錐形筒體、一體化主管道、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等，在材料選擇，冶煉控制(夾雜物和有害元素控制)，鍛造工藝(鍛件尺寸，重量以及一體化對鍛件成型控制、工裝附具設(shè)計(jì)及制造能力提出了挑戰(zhàn))以及熱處理(鍛件厚度增大對熱處理爐溫度場的均勻性、控溫精度、淬火條件和水溫控制等提出了挑戰(zhàn))方面都有增強(qiáng)或提高。另外設(shè)備研發(fā)要考慮國產(chǎn)化和先進(jìn)性(如減少焊縫)以及提高我國制造業(yè)能力的要求，從而增大了研發(fā)工作的難度，這些國產(chǎn)化設(shè)備包括大功率屏蔽泵、濕繞組泵、大口徑爆破閥、蒸汽發(fā)生器690傳熱管、核級焊材和各種不銹鋼板材等。

(3)安全設(shè)計(jì)：堆芯功率增大和安全裕量提升導(dǎo)致安全系統(tǒng)的設(shè)備，包括堆芯補(bǔ)水箱、安注箱、內(nèi)置換料水箱、安全殼頂部水箱、余熱排出熱交換器、卸壓閥和爆破閥(當(dāng)量直徑)等，在性能和容量方面都需要重新設(shè)計(jì)、分析和試驗(yàn)驗(yàn)證;安注管線、余熱排出回路、蒸汽冷凝回流、地坑再循環(huán)、安全殼水冷和風(fēng)冷等非能動(dòng)設(shè)施的運(yùn)行能力需要重新論證、優(yōu)化及合理的試驗(yàn)驗(yàn)證;嚴(yán)重事故的緩解策略(主要是熔融物堆內(nèi)滯留)需要重新設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證，嚴(yán)重事故后儀表設(shè)備的可用性需要系統(tǒng)性評估;同時(shí)與正常運(yùn)行和事故應(yīng)對相關(guān)的輔助系統(tǒng)，包括化容系統(tǒng)、正常余熱排出系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)、設(shè)冷水系統(tǒng)、乏池冷卻系統(tǒng)、柴油機(jī)系統(tǒng)、放射性廢物處理系統(tǒng)等也都需要重新設(shè)計(jì)，特別其中與冷卻水源和動(dòng)力電源相關(guān)的部分都需要增強(qiáng)，以提高縱深防御能力。

(4)輻射防護(hù)和三廢處理：反應(yīng)堆的擴(kuò)大和燃料組件的增加，使得整個(gè)電廠的輻射防護(hù)需要重新設(shè)計(jì)。此外，由于放射性產(chǎn)物的數(shù)量增加，需要重新設(shè)計(jì)三廢處理系統(tǒng)，確保向環(huán)境的釋放滿足法規(guī)要求。在設(shè)計(jì)與研發(fā)過程中，需要落實(shí)源頭設(shè)計(jì)，有效控制好材料與工藝，運(yùn)行過程中有效控制廢物產(chǎn)量，處理設(shè)施有效減少最終廢物容積，實(shí)現(xiàn)全壽期每年放射性廢固產(chǎn)量少于50m3。

(5)力學(xué)分析：由于采用了一定包絡(luò)性的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(安全停堆地震0.3g，地震裕度復(fù)核0.5g，抗大飛機(jī)撞擊)，從而對廠房結(jié)構(gòu)、設(shè)備和管道支撐等性能和力學(xué)分析提出了較高的要求，而且由于力學(xué)設(shè)計(jì)與布置設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)建造等是相互耦合的，需要反復(fù)迭代，因此CAP1400力學(xué)分析和復(fù)核的工作難度與工作量巨大。(5)試驗(yàn)驗(yàn)證：功率提升、容量配置、設(shè)備和管路位置變化之后，為更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、安全評價(jià)程序的適用性以及關(guān)鍵部件性能，真正掌握非能動(dòng)核心技術(shù)，并滿足CAP1400工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與安全審評、程序開發(fā)的需要，需開展大量試驗(yàn)驗(yàn)證。

(6)經(jīng)驗(yàn)反饋：由于AP1000依托項(xiàng)目是非能動(dòng)核電的首堆工程，也是真正意義上的AP1000工程驗(yàn)證，在安審、設(shè)計(jì)、制造、施工等方面面臨大量技術(shù)挑戰(zhàn)，同時(shí)有許多設(shè)計(jì)變更和需要優(yōu)化的地方，包括滿足安審要求、廠址適應(yīng)性優(yōu)化、系統(tǒng)與設(shè)備性能和材料的優(yōu)化與改進(jìn)、房間通道布置優(yōu)化、焊接工藝改進(jìn)、力學(xué)部件強(qiáng)化、模塊設(shè)計(jì)優(yōu)化等，這些經(jīng)驗(yàn)反饋在CAP1400設(shè)計(jì)中的融入，既是實(shí)際工程的需要，也是重要的技術(shù)創(chuàng)新。相信隨著科學(xué)技術(shù)得不斷發(fā)展，未來的能源會(huì)越來越清潔高效。