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小堆的模塊化建設(shè)

2021-01-14 14:11  來源: 嘿嘿能源heypower  瀏覽:  

國際性聯(lián)盟共同設(shè)計(jì)研發(fā)了:國際創(chuàng)新安全反應(yīng)堆(IRIS)装魁。該堆型電功率為330MW,尺寸和簡化設(shè)計(jì)非常適合模塊化建設(shè)吞鸭,并逐步“組裝成”一個(gè)擁有多個(gè)模塊的大型電廠绞艘。批量生產(chǎn)許多小而簡單的部件和預(yù)制構(gòu)件將產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)继谚。他們預(yù)計(jì)首個(gè)IRIS模塊可在3年內(nèi)完成建造逛指,后續(xù)則減至2年萨宙。

核電站采用單堆或雙堆機(jī)組。無論哪種橘匿,IRIS模塊都適用儡矫。因?yàn)槠淠K之間有足夠的空間,即使一個(gè)模塊正在運(yùn)行默言,也不影響另一個(gè)模塊的建設(shè)一恃。盡管采用了物理隔離方式搏贤,其機(jī)組的占地面積仍非常小麻镶。例如桨檬,提供1000MW功率的3個(gè)IRIS單個(gè)模塊的機(jī)組,其占地面積與相同功率的大機(jī)組相當(dāng)或更小端葵。

許多小型反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)众凝,都是將許多模塊聯(lián)合運(yùn)行。從這個(gè)意義上說新框,它們是“小型模塊化反應(yīng)堆”( SMR)倍工。雖然SMR這個(gè)術(shù)語往往被寬泛地用于所有小型設(shè)計(jì),但并不是所有的小型反應(yīng)堆都是這種方式(例如東芝4S) 公般。

由多個(gè)SMR聯(lián)合運(yùn)行的機(jī)組與同功率的大型機(jī)組造價(jià)相當(dāng)万搔。與大型機(jī)組相比,SMR更容易獲得投資且更靈活官帘。當(dāng)一個(gè)模塊建設(shè)完成并開始發(fā)電瞬雹,它將為下一個(gè)模塊的建設(shè)提供資金。西屋公司估計(jì)刽虹,1000MW的3個(gè)IRIS模塊酗捌,每隔3年完成一個(gè)模塊,以10%的價(jià)格融資10年涌哲,最多需要7億美元的負(fù)現(xiàn)金流(相比之下胖缤,單個(gè)1000MW機(jī)組的負(fù)現(xiàn)金流約為其3倍)。

Artistic depiction of Westinghouse Small Modular Reactor

對(duì)于發(fā)達(dá)國家來說阀圾,SMR提供了經(jīng)濟(jì)的建造方案;對(duì)于發(fā)展中國家來說哪廓,SMR可能是唯一的選擇,因?yàn)樗麄兊碾娋W(wǎng)不能承受單個(gè)1000MW的機(jī)組初烘。

西屋公司設(shè)計(jì)的W-SMR是一個(gè)225MW電功率的一體化壓水堆涡真,所有主要部件都位于反應(yīng)堆容器內(nèi)。

采用非能動(dòng)安全系統(tǒng)赔绒,燃料組件與AP1000機(jī)組類似(89個(gè)組件匠凤,有效長度2.44m,豐度<5%)衡孽。蒸汽發(fā)生器位于堆芯上方厂跋,主泵采用8臺(tái)水平安裝的軸流冷卻劑泵。反應(yīng)堆容器由工廠預(yù)制谨寂,并通過鐵路運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)猫降,然后安裝在一個(gè)直徑9.8米、高27米的安全殼內(nèi)0米層以下脆携。反應(yīng)堆容器模塊直徑3.5米淫沧,高25米豌魏。換料周期為24個(gè)月和設(shè)計(jì)壽命為60年。非能動(dòng)安全系統(tǒng)可以保證在發(fā)生事故后7天內(nèi)不需要操作員干預(yù)院抛。日負(fù)荷跟蹤最快可以以每分鐘5%的速率從100%降到20%;在連續(xù)負(fù)荷跟蹤中唉私,機(jī)組可以以每分鐘2%的速度進(jìn)行±10%功率的負(fù)荷變化。

W-SMR采用非能動(dòng)安全系統(tǒng)和成熟的部件染突,以實(shí)現(xiàn)最高水平的安全性并減少所需部件的數(shù)量捻爷。這種方式將大大提高許可、建設(shè)和運(yùn)行的可靠性份企,這是其它SMR不可比擬的也榄。

W-SMR具有如下優(yōu)勢(shì):

• 非能動(dòng)安全特性,可以自動(dòng)停堆并在運(yùn)行人員不干預(yù)或者喪失交流電7天內(nèi)保持堆芯冷卻;

• 燃料裝料少司志,在發(fā)生嚴(yán)重事故后釋放的放射性物質(zhì)少;

• 非能動(dòng)熱量導(dǎo)出甜紫,利用蒸發(fā)、冷凝和重力的作用導(dǎo)出余熱;

• 用西屋公司的MSHIM技術(shù)骂远,可以跟蹤電網(wǎng)調(diào)節(jié)負(fù)荷;

• 壓力容器地下布置;

• 創(chuàng)新的一體化設(shè)計(jì)消除了一些事故工況;

• 增強(qiáng)了能源安全囚霸,減少了全生命周期的碳排放。

為了使反應(yīng)堆更加小型化吧史,西屋公司正在開發(fā)eVinci微堆邮辽。

eVinci微堆,新一代反應(yīng)堆贸营,適用于分布式電網(wǎng)的微型模塊化反應(yīng)堆吨述。eVinci微堆的創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)合了核裂變、空間反應(yīng)堆技術(shù)以及50多年的商業(yè)核電系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)钞脂。eVinci微堆提高了可靠性并將維護(hù)最小化阅王,旨在為偏遠(yuǎn)地區(qū)的能源消費(fèi)者提供經(jīng)濟(jì)可靠的能源。與大型電站相比狡煎,微堆體積小培扳,運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝便捷。反應(yīng)堆可以運(yùn)行10年以上瞧纹,不需要頻繁換料硫薇。

eVinci微堆的優(yōu)勢(shì)在于采用了固態(tài)堆芯及先進(jìn)的熱管技術(shù)。固態(tài)堆芯可顯著降低反射性擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)澳券,并提高整體安全性但治。熱管技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)熱量導(dǎo)出和自動(dòng)負(fù)荷跟蹤。

eVinci micro reactor held in a transport container.

eVinci微堆具有如下優(yōu)勢(shì):

•具有很好的移動(dòng)性乎渊。

•完全由工廠建造习诬、裝量和安裝。

•可以產(chǎn)生高達(dá)600°C的蒸汽崩蚀,可用于工業(yè)生產(chǎn)零短。

•現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間少于30天壤趴。

•自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷。

•可靠性高和操作簡單瑞侮。

•退役友好的圆。

小型反應(yīng)堆已經(jīng)不是新技術(shù)了。

印度擁有最多的SMR(18個(gè))区岗,功率在90-200MW之間略板,在1981年至2011年建成。

美國慈缔、俄羅斯、中國种玛、印度和法國擁有2600噸位的核潛艇藐鹤,英國擁有15900噸位的核潛艇。俄羅斯有數(shù)十艘核動(dòng)力破冰船在北極海域巡航赂韵,并且首個(gè)浮動(dòng)核電站已經(jīng)完工娱节,于2019年在東西伯利亞的佩維克鎮(zhèn)附近商運(yùn)。

中國等其他國家也參與了小型反應(yīng)堆的建設(shè)祭示。中國廣核集團(tuán)(CGN)有兩種SMR方案:ACPR 100/50S肄满,均采用非能動(dòng)熱量導(dǎo)出,設(shè)計(jì)壽命為60年质涛。兩種方案均采用標(biāo)準(zhǔn)的燃料組件拭兢,燃料豐度<5%,換料周期為30個(gè)月胯炊。ACPR 100采用一體化設(shè)計(jì)孟掺,450MW熱功率,140MW電功率回东,有69個(gè)燃料組件喂搬。反應(yīng)堆壓力容器高17米,內(nèi)徑4.4米成吓,工作溫度310℃熙拐。ACPR 100可以將多模塊聯(lián)合為大型電站,并將安裝在地下切咸。

ACPR 50S是作為浮動(dòng)核電站(FNPP)設(shè)計(jì)的搏翎,200MW熱功率,60MW電功率泳落,37個(gè)燃料組件和4個(gè)外部蒸汽發(fā)生器沐恨。反應(yīng)堆壓力容器高7.4 m,內(nèi)徑2.5 m婚被,工作溫度310℃狡忙。作為創(chuàng)新能源技術(shù)“十三五”規(guī)劃的一部分梳虽,中廣核于2016年11月宣布在渤海船廠開始建設(shè)首個(gè)FNPP。

小堆的功率雖然小灾茁,但是可以多模塊聯(lián)合運(yùn)行窜觉。例如,NuScale計(jì)劃在愛達(dá)荷州建設(shè)12個(gè)SMR北专,總功率將達(dá)到720MW禀挫。

近年來,自第四代(GEN-IV)反應(yīng)堆的研究開始拓颓,全球反應(yīng)堆的小型化趨勢(shì)越來越強(qiáng)烈语婴。到目前為止,包括美國和英國在內(nèi)的十幾個(gè)國家的私營和國有企業(yè)都在尋求建造這些小型發(fā)電廠機(jī)會(huì)驶睦。

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