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先进型压水堆核电机组AP1000综述

一、AP1000的总体概况和技术特点
1.总体概况
AP1000是西屋公司开发的一种双环路1000MW的压水堆核电机组，其主要特点有：采用非能动的安全系统，安全相关系统和部件大幅减少、具有竞争力的发电成本、60年的设计寿命、数字化仪空室、容量因子高、易于建造(工厂制造和现场建造同步进行)等，其设计与性能特点满足用户要求文件（URD）的要求。
西屋公司在开发AP1000之前，已完成了AP600的开发工作，并于1998年9月获得美国核管会（NRC）的最终设计批准（FDA），1999年12月则获得NRC的设计许可证，该设计许可证的有效期为15年。西屋公司投入了大量人力，通过大量的实体试验和众多听证与答辩来确保其设计的成熟性。
AP1000基本上保留了AP600核岛底座的尺寸，但也作了适当的设计改进以提升AP1000的先进性和竞争力：增加堆芯长度和燃料组件的数目；加大核蒸汽供应系统主要部件的尺寸；适当增加反应堆压力壳的高度；采用△125的蒸汽发生器；采用大型密封反应堆主泵（装备有变速调节器）；采用大型的稳压器；增加安全壳的高度；增加某些非能动安全系统部件的容量；增加汽轮机岛的尺寸和容量等。
2.主要技术特点
反应堆采用西屋成熟的Model314技术，该技术已成功地用于比利时Doel-4、Tihange-3和美国SouthTexasProject电站上。
反应堆冷却系统为二环路设计，每个环路通过冷却剂管道联接有一台大容量蒸汽发生器和两台密封式的冷却剂泵，此外冷却系统上还联接有一台稳压器。
采用非能动的安全系统。它采用双层安全壳，并保留了AP600的非能动安全系统的构架，系统设计简化，安全性大大提高。
仪控系统是基于SizewellB的全数字技术而开发完成的，特别采用了经验证的数字化安全系统，采用了紧凑型的工作站式的控制室，采用了基于影像技术的人-机接口。
二、AP1000的安全性、经济性与成熟性
1.AP1000的安全性
AP1000采用失效概率低的非能动安全系统，大大提升了机组的安全性，其堆芯熔化概率（CDF）仅3×10-7/堆年，远低于URD的10-5/堆年的要求，其安全裕度与堆芯熔化概率较典型二代压水堆核电站以及AP600都有了长足的进步。其非能动堆芯冷却系统如下图所示：

核电站有关的概率安全评价对比结果如下图所示：

安全裕量对照如下表所示：
比较项目典型电厂AP600AP1000相对于DNBR限值的失流裕量1%—5%15.8%19%给水管破口的过冷裕量>-18℃77℃60℃蒸汽发生器管破损要求操纵员在10分钟内动作操纵员不需任何动作(自动完成)小破口LOCA≤3英寸LOCA堆芯不裸露，PCT约1500°F≤8英寸LOCA堆芯不裸露大LOCA时PCT（具不确定性）1093—1204℃913℃1162℃2.AP1000的经济性
由于采用了非能动安全系统，减少了50%的阀门、35%的泵、80%的管道、45%的抗震建筑和70%的电缆，还大幅减少能动安全设备、构筑物和安全电源，使投资大大下降并缩短工期，提高了电站经济性和价格竞争力。对照结果如下图：

阀门泵管道抗震建筑电缆
减少50%减少35%减少80%减少45%减少70%
标准二代压水堆核电站AP1000核电站

3.AP1000的成熟性
AP600经过7年的开发试验与论证，1999年12月得到NRC的最终设计批准，无论其设计还是执照申请都是成熟的。
AP1000保留了AP600的设计特点，但又进行了适当的优化和改进，相对于AP600所作的改进与变更，AP1000都采用了经验证的成熟技术；AP1000是一种满足URD要求的成熟堆型，其工艺系统设置借鉴了成熟压水核电站的设计经验。AP1000工艺系统设置如下表：
系统代码系统名称系统代码系统名称系统代码系统名称ASS辅助蒸汽供应系统DXS去污系统LOS主汽轮机和发电机润滑油系统BDS蒸汽发生器排污系统ECS主交流电电源系统MES气象和环境监控系统BVS汽轮机厂房蓄电池室HVAC系统EDS非1E级直流电和UPS系统MHS机械操作系统CAS压缩空气和仪表空气系统EFS通讯系统MSS主蒸汽系统CCS设备冷却水系统EGS接地和避雷保护系统MTS主汽轮机系统CDS凝结水系统EHS特殊工艺伴热系统NVS网控楼HVAC系统CES冷凝器管清洁系统ELS电站照明系统OCS运行和控制中心CFS常规岛化学加药系统EQS阴极保护系统OPS绝缘油净化系统CMS冷凝器排气系统FHS装换料系统OWS开式循环冷却水系统CNS安全壳系统FPS消防系统PCS非能动安全壳冷却系统CPS凝结水精处理系统FSS启停给水系统PGS电站气体系统CVS化学和容积控制系统FWS主给水系统PLS电站控制系统CWS循环水系统GSS汽轮机轴封系统PM