模块式小型反应堆课件

模块式小型反应堆模块式小 型反应堆国际小堆核电站研发情况国际小堆核电站研发情况小型堆研发概况名称名称电功率电功率堆型堆型研发公司研发公司KLT-40S35MWePWROKBM,俄罗斯俄罗斯VK-300300MWeBWRAtomenergoproekt,俄罗斯俄罗斯CAREM27-100MWePWRCNEA&INVAP,阿根廷阿根廷IRIS100-335MWePWRWestinghouse国际联队国际联队SMART100MWePWRKAERI,南韩南韩mPower180MWePWRB&W美国美国PBMR80MWeHTREskom,南非南非GT-MHR285MWeHTRGeneralAtomics(美国美国),Rosatom(俄罗斯俄罗斯)联队联队BREST300MWeFNRRDIPE,俄罗斯俄罗斯SVBR-100100MWeFNRRosatom/En+,俄罗斯俄罗斯HyperionPM25MWeFNRHyperion,美国美国Prism311MWeFNRGE-Hitachi,美国美国FUJI100MWeMSRITHMSO，日本，日本-俄罗斯俄罗斯-美国联队美国联队小型堆研发概况名称电功率堆型研发公司KLT-40S35 MW一体化压水堆小堆mPowerB&W美国SMARTKAERI,南韩南韩IRISWestinghouse国际联队国际联队一体化压水堆小堆mPower B&W 美国mPower主要设计特点模块化设计：单个模块输出电功率：180MWe堆芯一体化设计非能动安全系统及措施：应急堆芯冷系统（ECCS）非能动设计自然循环模块可扩容至10台以上机组安全壳地下布置方式：将安全壳、乏燃料水池和最终热阱布置在地下，从而大大提高了核电厂的安全性。核电厂内还可以贮存整个电厂寿期内所有乏燃料核电厂占地面积40英亩mPower主要设计特点主要设计特点标准的燃料组件（U-235富集度小于5%）主系统无需可溶硼参与正常反应性控制标准的发电及BOP系统和组件冷凝器可以采用空气冷凝与水冷冷凝两种方式灵活的电网接口（50Hz或60HZ）数字化仪控系统主要设计特点标准的燃料组件（U-235富集度小于5%）模块式小型反应堆课件主要参数堆芯热功率堆芯热功率530MWt发电功率发电功率气冷式冷凝器：气冷式冷凝器：155MWe水冷式冷凝器：水冷式冷凝器：180MWe燃料组件燃料组件69组（组（1717正方形栅格排列）正方形栅格排列）燃料富集度燃料富集度/换料周期换料周期5%/4.5年年反应性控制反应性控制69组电动液压控制棒驱动机构，无需可溶硼参与组电动液压控制棒驱动机构，无需可溶硼参与正常的反应性控制正常的反应性控制一回路冷却剂运行压力一回路冷却剂运行压力14.1MPa堆芯出堆芯出/入口温度入口温度320/297压力容器压力容器直径：直径：13英尺，高度：英尺，高度：83英尺，净重：英尺，净重：628吨吨蒸汽发生器蒸汽发生器直流式蒸汽发生器（直流式蒸汽发生器（OTSG）主泵主泵8组内置主泵（其中电动机部分外置）组内置主泵（其中电动机部分外置）主要参数堆芯热功率530MWt发电功率气冷式冷凝器：155M一体化堆芯设计 一体化堆芯设计 压力边界的一次侧和二次侧压力边界的一次侧和二次侧 专设安全设施专设安全设施固有安全性及专设安全设施堆芯线性热效率较低一回路冷却系统容量较大高位置的小型贯穿件提供长期的余热排出功能在LOCA情况下，自动提供压降措施。换料水贮存箱可以长期提供应急的冷却水非能动安全壳冷却系统有助于安全壳降温具备堆腔淹没能力在ATWS工况下，提供可溶硼的注入固有安全性及专设安全设施堆芯线性热效率较低 发电及辅助系统（BOP）发电及辅助系统（BOP）BOP及厂房布置提供两种冷凝二回路蒸汽的方式：空气和水冷冷凝器采用了常规的蒸汽循环设备（易于维修和更换）引入了多种非能动系统和其他的安全设施，在不需要任何BOP系统工作的条件下，可冷却堆芯中的燃料长达72个小时核岛厂房布置采用了地下布置方式安全壳、乏燃料水池及最终热阱的地下布置大大提高了核岛的安全性。安全壳采用了钢制安全壳结构，形成了反应堆的第三道屏障安全壳具有较大的容积和容量，在基准事故工况下，可以有效的限制安全壳内压力的上升可以同步进行换料停堆和NSSS系统设备检修，节省停堆时间并提高经济性安全壳地下布置，兼顾了核电厂与周围环境的保护和共同和谐发展BOP及厂房布置提供两种冷凝二回路蒸汽的方式：空气和水冷冷凝核岛厂房安全壳地下布置核岛厂房安全壳地下布置 总平面布置图展示总平面布置图展示 总平面布置图展示总平面布置图展示总平面布置鸟瞰图总平面布置鸟瞰图 韩国SMART设计韩国SMART设计 SMART核电厂主参数热功率热功率/电功率电功率330MWt/100MWe海水淡化能力海水淡化能力40000m3/日日电厂可利用率电厂可利用率90%运行压力运行压力15MPa堆芯出堆芯出/入口温度入口温度310/270反应堆堆芯反应堆堆芯高高:2m直径直径:1.832m燃料二氧化铀燃料二氧化铀富集度富集度4.95%，57盒，排列：盒，排列：1717；264根燃料元件棒根燃料元件棒控制棒组件控制棒组件25组；组；控制棒导管数控制棒导管数24根根蒸汽发生器蒸汽发生器8台，螺旋管状；设计寿命：台，螺旋管状；设计寿命：15年年主泵型式主泵型式4台，单级轴流屏蔽电机泵台，单级轴流屏蔽电机泵压力容器压力容器内径：内径：4072mm；壁厚：；壁厚：264mm；设计寿命：设计寿命：60年年电厂设计寿命电厂设计寿命60年年换料周期换料周期3年年反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统 循环方式：强迫循环循环方式：强迫循环SMART核电厂主参数热功率/电功率330MWt/100M模块式小型反应堆课件专设安全设施由反应堆停堆系统、非能动余热排出系统、应急堆芯冷却系统、反应堆超压保护系统和钢制安全壳组成应急情况下通过注硼操作，作为备用的非能动停堆系统非能动余热排出系统（4套）连接蒸汽发生器，带走余热，自然循环运行，72h内无需人为干涉相互独立的应急堆芯冷却系统（2套）由压力差自动开启，保证堆芯淹没双层安全壳，内层为真空、耐压的钢制容器，用于包容事故中一回路的泄漏物，外层为通常核电站采用的混凝土安全壳专设安全设施 由反应堆停堆系统、非能动余热排出系统、应急堆芯海水淡化设备MED-TVC海水淡化技术，采用的是热压缩原理。用高压蒸汽在TVC中吸入末效或中间效蒸发器产生的部分低压二次蒸汽，将其提升压力和温度后作为一效蒸发器的加热蒸汽，达到低压蒸汽重复利用的目的。它可利用高压蒸汽的能量，避免了工作蒸汽直接减温减压造成的蒸汽能量损失海水淡化设备 MED-TVC海水淡化技术，采用的是热压缩原理国际革新型安全反应堆（IRIS）核电厂主参数热功率热功率/电功率电功率1000MWt/335MWe设计寿命设计寿命60年年可利用率可利用率95%主冷却剂流量主冷却剂流量4700kg/s运行压力运行压力15.5MPa堆芯出堆芯出/入口温度入口温度328.4/292燃料组件燃料组件89盒盒1717；高度；高度5207mm控制棒组件控制棒组件37组；吸收体数量组；吸收体数量24根根压力容器压力容器内径：内径：6210mm，体壁厚：，体壁厚：285mm，总高度：，总高度：21300mm蒸汽发生器蒸汽发生器8台立式、螺旋管状，高度：台立式、螺旋管状，高度：8500mm主泵主泵8台联轴式、密封电机台联轴式、密封电机安全壳安全壳钢制、球形，直径：钢制、球形，直径：25m，高度：，高度：32m国际革新型安全反应堆（IRIS）核电厂主参数热功率/电功一体化的反应堆冷却剂系统布置一体化的反应堆冷却剂系统布置 蒸汽发生器（SG）蒸汽发生器（SG）稳压器稳压器 非能动安全系统非能动安全系统 非能动安全系统（1）非能动应急余热排出系统(EHRS)（2）自动卸压系统（ADS）（3）安全壳压力抑制系统（PSS）（4）全压应急硼注射箱（EBT）（5）压力容器堆腔非能动安全系统（1）非能动应急余热排出系统(EHRS)小型高压安全壳采用球形钢制安全壳结构形式，其设计承压能力至少可以高出3倍燃料组件通过位于安全壳上方的换料装置从压力容器内垂直向上提升，直接放入燃料操作和储存区域。因此在安全壳内部无需设置换料设备所有的重型反应堆设备利用通过换料装置上方的桥式吊车来从安全壳密闭封头吊入至压力容器小型高压安全壳 采用球形钢制安全壳结构形式，其设计承压能力小堆核电站多种用途的开发小堆核电站多种用途的开发模块式小型堆具有广泛用途模块小型堆具有高参数，可涵盖核能发电、工业工艺供热、城市区域供热、海水淡化等多种用途所需的热能参数要求模块式小型堆具有广泛用途模块小型堆具有高参数，可涵盖核能发电供电/供汽/供热/海水淡化供电/供汽/供热/海水淡化工工业工工艺供汽供汽/城市区域供城市区域供热 工工工工业业工工工工艺艺供汽（汽供汽（汽供汽（汽供汽（汽电联电联供）供）供）供）城市区域供热城市区域供热（热电联供）（热电联供）工业工艺供汽/城市区域供热工业工艺供汽（汽电联供）城市区域供核能海水淡化核能海水淡化/边远地区海地区海岛中小型中小型电网网电源源边远地区中小型电网电源 核能海水淡化（水核能海水淡化（水核能海水淡化（水核能海水淡化（水电联电联供）供）供）供）核能海水淡化/边远地区海岛中小型电网电源边远地区中小型电网电自主开发的ACP100自主开发的ACP100ACP100技术方案及主要性能指标总体技术方案反应堆一体化布置强迫循环外置蒸汽稳压内置直流蒸汽发生器屏蔽式主泵集成式堆顶结构非能动安全设施小型混凝土安全壳凝汽式汽轮机汽轮机抽汽热法海水淡化ACP100技术方案及主要性能指标 总体技术方案ACP100主要性能指标反反应堆堆热功率功率310MWt反反应堆冷却堆冷却剂入口温度入口温度282.6反反应堆冷却堆冷却剂出口温度出口温度323.4反反应堆冷却堆冷却剂平均温度平均温度303冷却冷却剂系系统最佳估算流量最佳估算流量6500m3/h反反应堆冷却堆冷却剂系系统稳压方式方式外置蒸汽外置蒸汽稳压反反应堆冷却堆冷却剂系系统运行运行压力力15MPa机机组运行控制方式运行控制方式一回路平均温度不一回路平均温度不变二回路二回路压力恒定力恒定燃料燃料组件件类型型CF2截短型截短型组件件燃料燃料组件活性段高度件活性段高度2150燃料燃料组件数量件数量57组ACP100主要性能指标反应堆热功率 ACP100主要性能指标主要性能指主要性能指标数数值机机组名名义电功率功率 100MW机机组水水电联供供产出（最大水量）出（最大水量）5万吨水万吨水/天天+59MWe工工艺供供热蒸汽参数蒸汽参数250，4MPa工工艺供供热蒸汽最大蒸汽最大产量量 450t/h城市区域供城市区域供热/回水温度回水温度125/65双堆城市区域供双堆城市区域供热面面积 630万万m2热电厂可利用率厂可利用率 90反反应堆堆换料周期料周期 2年年反反应堆堆设计寿命寿命60年年极限地震极限地震动(SL-2)加速度加速度0.3gACP100主要性能指标主要性能指标 ACP100主要性能指标燃料富集度燃料富集度（平衡循（平衡循环）4.2%驱动机构机构类型型钩爪步爪步进磁力提升型磁力提升型控制棒控制棒组件数量件数量25束束反反应性控制方式性控制方式控制棒、固体可燃毒控制棒、固体可燃毒物及可溶硼物及可溶硼蒸汽蒸汽发生器生器类型型套管式套管式OTSG蒸汽蒸汽发生器台数生器台数16主蒸汽温度主蒸汽温度290主蒸汽主蒸汽压力力4MPa主蒸汽主蒸汽产量量450t/h主主给水温度水温度105主主泵台数台数4ACP100主要性能指标燃料富集度总体布置特点双堆共用燃料厂房反应堆埋于地下抗震能力更高抵御外部事件能力更强事故放射性释放极低总体布置特点双堆共用燃料厂房严重事故预防与缓解措施防氢爆防高压熔堆防CV底板熔穿防安全壳超压非能动氢复合器非能动安全壳冷却系统自动卸压系统重力注水堆腔淹没严重事故预防与缓解措施防氢爆防高压熔堆防CV底板防安全壳非能厂房方案厂房方案ACP100主要性能指标1）纯凝汽工况（TMCR)主蒸汽流量：450t/h；温度285；压力3.75MPa；电机功率：94716KW（冷却海水19情况）2）热电联供工循环水供水温度：125循环水回水温度：65单台汽机最大供暖面积：315万m2；单台机组最大供暖同时发电功率：50163KW3）水电联供工况海水淡化最大日产能：50000吨/天（单机）海水淡化工艺：低温多效-蒸汽压缩喷射器法（TVC-MED海淡抽汽参数：压力0.4MPa、温度235.5。蒸汽流量：38t/h、造水比：11ACP100主要性能指标1）纯凝汽工况（TMCR)制水量（吨ACP100主要性能指标一体化布置一回路高自然循环能力消除大LOCA事故屏蔽泵无轴封LOCA事故压力容器下封头无贯穿件低堆芯功率密度，具有更高的热工安全裕量，更好适应与CHF有关的预期瞬态较小的热储能单位功率冷却剂装量大，主系统热容量和热惯性高，降低系统对堆芯升温瞬变的反应，自稳自调性好ACP100主要性能指标一体化布置ACP100主要性能指标系统简化，减少故障自然力实现非能动应急堆芯冷却及非能动应急余热排出事故放射性源项低，并具有多重放射性包容屏障，可实现厂外应急极小化核岛埋于地下岩体作为天然的放射性隔离屏障利用岩体有效抗击恐怖袭击为就地退役掩埋创造条件ACP100主要性能指标系统简化，减少故障ACP100+研发工作ACP100+研发工作ACP100与ACP100+主要区别ACP100ACP100ACP100+ACP100+反应堆功率反应堆功率310MWt310MWt 400MWt400MWt机组名义电功率机组名义电功率100MWe100MWe 125MWe125MWe反应堆冷却剂反应堆冷却剂充硼充硼无硼无硼反应性主要控制方式反应性主要控制方式调硼调硼调棒调棒控制棒驱动机构布置控制棒驱动机构布置外置外置内置内置稳压方式稳压方式外置蒸汽稳压外置蒸汽稳压内置蒸汽稳压内置蒸汽稳压波动管波动管有有无无ACP100与ACP100+主要区别ACP100ACP100面临的挑战降低单位千瓦造价开发多种用途，提高热利用效率，降低运行成本采取有效的安全措施，消除可能的严重事故产生采取措施，在各种可能的事故情况下，防止放射性外泄，无需厂外应急，使小堆核电站更接近用户，特别是热源和冷源的用户面临的挑战降低单位千瓦造价谢谢谢 谢