1、2013 年年11月月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-40S35 MWePWROKBM,俄罗斯俄罗斯VK-300300 MWeBWRAtomenergoproekt,俄罗斯俄罗斯CAREM27-100 MWePWRCNEA&INVAP,阿根廷阿根廷IRIS100-335 MWePWRWestinghouse国际联队国际联队SMART100 MWePWRKAERI,南韩南韩mPower180MWePWRB&W美国美国PBMR80 MWeHTREskom,南非南非GT-MHR285 MWeHTRGenera
2、l Atomics(美国美国),Rosatom(俄罗斯俄罗斯)联队联队BREST300 MWeFNRRDIPE,俄罗斯俄罗斯SVBR-100100 MWeFNRRosatom/En+,俄罗斯俄罗斯Hyperion PM25 MWeFNRHyperion,美国美国 Prism311 MWeFNRGE-Hitachi,美国美国FUJI100 MWeMSRITHMSO，日本，日本-俄罗斯俄罗斯-美国联队美国联队一体化压水堆小堆一体化压水堆小堆 mPower B&W 美国美国 SMART KAERI,南韩南韩 IRIS Westinghouse 国际联队国际联队mPower主要设计特点主要设计特点 模
3、块化设计：模块化设计：单个模块输出电功率：单个模块输出电功率：180MWe 堆芯一体化设计堆芯一体化设计 非能动安全系统及措施：非能动安全系统及措施：应急堆芯冷系统（应急堆芯冷系统（ECCS）非）非能动设计自然循环能动设计自然循环 模块可扩容至模块可扩容至10台以上机组台以上机组 安全壳地下布置方式：将安全安全壳地下布置方式：将安全壳、乏燃料水池和最终热阱布壳、乏燃料水池和最终热阱布置在地下，从而大大提高了核置在地下，从而大大提高了核电厂的安全性。核电厂内还可电厂的安全性。核电厂内还可以贮存整个电厂寿期内所有乏以贮存整个电厂寿期内所有乏燃料燃料 核电厂占地面积核电厂占地面积40英亩英亩主要设计
4、特点主要设计特点 标准的燃料组件（标准的燃料组件（U-235富集度小于富集度小于5%）主系统无需可溶硼参与正常反应性控制主系统无需可溶硼参与正常反应性控制 标准的发电及标准的发电及BOP系统和组件系统和组件 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（灵活的电网接口（50Hz或或60HZ）数字化仪控系统数字化仪控系统主要参数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
5、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）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
6、设安全设施固有安全性及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堆芯线性热效率较低 一回路冷却系统容量较大一回路冷却系统容量较大 高位置的小型贯穿件高位置的小型贯穿件 提供长期的余热排出功能提供长期的余热排出功能 在在LOCA情况下，自动提供压降措施。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换料水贮存箱可以长期提供应急的冷却水水 非能动安全壳冷却系统有助于安全壳降非能动安全壳冷却系统有助于安全壳降温温 具备堆腔淹没能力具备堆腔淹没能力 在在ATWS工况下，提供可溶硼的注入工况下，提供可溶硼的注入发电及辅助系统（发电及辅助系统（BOP）BOP及厂房布置及厂房布置
7、 提供两种冷凝二回路蒸汽的方式：空气和水冷冷凝器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）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，在不需要引入了多种非能动系统和其他的安全设施，在不需要任何任何BOP系统工作的条件下，可冷却堆芯中的燃料长系统工作的条件下，可冷却堆芯中的燃料长达达72个小时个小时 核岛厂房布置采用了地下布置方式核岛厂房布置采用了地下布置方式安全壳、乏燃安全壳、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
8、应堆的性。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，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可以同步进行换料停堆和NSSS系统设备检修，节省停系统设备检修，节省停堆时间并提高经济性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共同和谐发展 核岛厂房核岛厂房安全壳地下布置安全壳地下布置 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
9、置鸟瞰图总平面布置鸟瞰图 韩国韩国SMART设计设计 SMART核电厂主参数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
10、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：强迫循环专设安全设施专设安全设施 由反应堆停堆系统、非能动余由反应堆停堆系统、非能动余热排出系统、应急堆芯冷却系热排出系统、应急堆芯冷却系统、反应堆超压保护系统和钢统、反应堆超压保护系统和钢制安全壳组成制安全壳组成应急情况下通过注硼操作，作应急情况下通过注硼操作，作为备用的非能动停堆系统为备用的非能动停堆系统非能动余热排出系统（非能
11、动余热排出系统（4套）连套）连接蒸汽发生器，带走余热，自接蒸汽发生器，带走余热，自然循环运行然循环运行，72h内无需人为内无需人为干涉干涉 相互独立的应急堆芯冷却系统相互独立的应急堆芯冷却系统（2套）由压力差自动开启，保套）由压力差自动开启，保证堆芯淹没证堆芯淹没 双层安全壳，内层为真空、耐双层安全壳，内层为真空、耐压的钢制容器，用于包容事故压的钢制容器，用于包容事故中一回路的泄漏物，外层为通中一回路的泄漏物，外层为通常核电站采用的混凝土安全壳常核电站采用的混凝土安全壳 海水淡化设备海水淡化设备 MED-TVC海水淡化技术，海水淡化技术，采用的是热压缩原理。用采用的是热压缩原理。用高压蒸汽在高
12、压蒸汽在TVC中吸入末中吸入末效或中间效蒸发器产生的效或中间效蒸发器产生的部分低压二次蒸汽，将其部分低压二次蒸汽，将其提升压力和温度后作为一提升压力和温度后作为一效蒸发器的加热蒸汽，达效蒸发器的加热蒸汽，达到低压蒸汽重复利用的目到低压蒸汽重复利用的目的。它可利用高压蒸汽的的。它可利用高压蒸汽的能量，避免了工作蒸汽直能量，避免了工作蒸汽直接减温减压造成的蒸汽能接减温减压造成的蒸汽能量损失量损失 国际革新型安全反应堆国际革新型安全反应堆（IRIS）核电厂主参数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47
13、00kg/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（蒸汽发生器（SG
14、）稳压器稳压器 非能动安全系统非能动安全系统 非能动安全系统非能动安全系统（1）非能动应急余热排出系统）非能动应急余热排出系统(EHRS)（2）自动卸压系统（）自动卸压系统（ADS）（3）安全壳压力抑制系统（）安全壳压力抑制系统（PSS）（4）全压应急硼注射箱（）全压应急硼注射箱（EBT）（5）压力容器堆腔）压力容器堆腔 小型高压安全壳小型高压安全壳 采用球形钢制安全壳结构采用球形钢制安全壳结构形式形式，其设计承压能力至，其设计承压能力至少可以高出少可以高出3倍倍 燃料组件通过位于安全壳燃料组件通过位于安全壳上方的换料装置从压力容上方的换料装置从压力容器内垂直向上提升，直接器内垂直向上提升，直
15、接放入燃料操作和储存区域。放入燃料操作和储存区域。因此在安全壳内部无需设因此在安全壳内部无需设置换料设备置换料设备 所有的重型反应堆设备利所有的重型反应堆设备利用通过换料装置上方的桥用通过换料装置上方的桥式吊车来从安全壳密闭封式吊车来从安全壳密闭封头吊入至压力容器头吊入至压力容器 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、模块小型堆具有高参数，可涵盖核能发电、工业工艺供热、工业工艺供热、城市区域供热、海水淡化等多种用途所需城市区域供热、海水淡化等多种用途所需的热能参数要求的热能参数要求边远地区海岛中小
16、型电网电源边远地区海岛中小型电网电源 边远地区中小型电网电源边远地区中小型电网电源自主开发的自主开发的ACP100ACP100技术方案及主要性能指标技术方案及主要性能指标 总体技术方案总体技术方案 反应堆一体化布置反应堆一体化布置 强迫循环强迫循环 外置蒸汽稳压外置蒸汽稳压 内置直流蒸汽发生器内置直流蒸汽发生器 屏蔽式主泵屏蔽式主泵 集成式堆顶结构集成式堆顶结构 非能动安全设施非能动安全设施 小型混凝土安全壳小型混凝土安全壳 凝汽式汽轮机凝汽式汽轮机 汽轮机抽汽热法海水淡化汽轮机抽汽热法海水淡化ACP100主要性能指标主要性能指标反应堆热功率反应堆热功率 310MWt310MWt反应堆冷却剂入
17、口温度反应堆冷却剂入口温度 282.6282.6反应堆冷却剂出口温度反应堆冷却剂出口温度 323.4323.4反应堆冷却剂平均温度反应堆冷却剂平均温度 303303冷却剂系统最佳估算流量冷却剂系统最佳估算流量 6500m6500m3 3/h/h反应堆冷却剂系统稳压方式反应堆冷却剂系统稳压方式 外置蒸汽稳压外置蒸汽稳压反应堆冷却剂系统运行压力反应堆冷却剂系统运行压力 15MPa15MPa机组运行控制方式机组运行控制方式 一回路平均温度不变一回路平均温度不变 二回路压力恒定二回路压力恒定燃料组件类型燃料组件类型 CF2CF2截短型组件截短型组件燃料组件活性段高度燃料组件活性段高度 21502150
18、燃料组件数量燃料组件数量 5757组组ACP100主要性能指标主要性能指标主要性能指标主要性能指标 数值数值机组名义电功率机组名义电功率 100MW100MW机组水电联供产出（最大水量）机组水电联供产出（最大水量）5 5万吨水万吨水/天天+59MWe+59MWe工艺供热蒸汽参数工艺供热蒸汽参数 250 250，4MPa4MPa工艺供热蒸汽最大产量工艺供热蒸汽最大产量 450t/h450t/h城市区域供热城市区域供热/回水温度回水温度 125/65125/65双堆城市区域供热面积双堆城市区域供热面积 630630万万m m2 2热电厂可利用率热电厂可利用率 9090反应堆换料周期反应堆换料周期
19、2 2年年反应堆设计寿命反应堆设计寿命 6060年年极限地震动极限地震动(SL-2)(SL-2)加速度加速度 0.3g0.3gACP100主要性能指标主要性能指标燃料富集度燃料富集度（平衡循环）（平衡循环）4.2%4.2%驱动机构类型驱动机构类型钩爪步进磁力提升型钩爪步进磁力提升型控制棒组件数量控制棒组件数量2525束束 反应性控制方式反应性控制方式控制棒、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发生器类型蒸汽发生器类型套管式套管式OTSGOTSG蒸汽发生器台数蒸汽发生器台数1616主蒸汽温度主蒸汽温度 290 290 主蒸汽压力主蒸汽压力 4MPa4MPa主蒸汽产量主蒸汽产量 4
20、50t/h450t/h主给水温度主给水温度 105 105 主泵台数主泵台数 4 4总体布置特点总体布置特点 双堆共用燃料厂房双堆共用燃料厂房 反应堆埋于地下反应堆埋于地下 抗震能力更高抗震能力更高 抵御外部事件能力抵御外部事件能力更强更强 事故放射性释放极事故放射性释放极低低严重事故预防与缓解措施严重事故预防与缓解措施防氢爆防氢爆防高压熔堆防高压熔堆防防CVCV底板底板熔穿熔穿防安全壳防安全壳超压超压非能动氢非能动氢复合器复合器非能动非能动安全壳安全壳冷却系冷却系统统自动卸自动卸压系统压系统重力注重力注水堆腔水堆腔淹没淹没厂房方案厂房方案ACP100主要性能指标主要性能指标1）纯凝汽工况（）
21、纯凝汽工况（TMCR)主蒸汽流量：主蒸汽流量：450t/h；温度；温度285；压力；压力3.75MPa；电机功率：电机功率：94716 KW（冷却海水（冷却海水19 情况）情况）2）热电联供工）热电联供工 循环水供水温度：循环水供水温度：125循环水回水温度：循环水回水温度：65 单台汽机最大供暖面积：单台汽机最大供暖面积：315万万m2；单台机组最大供暖同时发电功率：单台机组最大供暖同时发电功率：50163 KW 3）水电联供工况）水电联供工况 海水淡化最大日产能：海水淡化最大日产能：50000吨吨/天（单机）天（单机）海水淡化工艺：低温多效海水淡化工艺：低温多效-蒸汽压缩喷射器法（蒸汽压缩
22、喷射器法（TVC-MED 海淡抽汽参数：压力海淡抽汽参数：压力0.4MPa、温度、温度235.5。蒸汽流量：蒸汽流量：38t/h、造水比：、造水比：11ACP100主要性能指标主要性能指标 一体化布置一体化布置 一回路高自然循环能力一回路高自然循环能力 消除大消除大LOCA事故事故 屏蔽泵无轴封屏蔽泵无轴封LOCA事故事故 压力容器下封头无贯穿件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，更低堆芯功率密度，具有更高的热工安全裕量，更好适应与好适应与CHF有关的预期瞬态有关的预期瞬态 较小的热储能较小的热储能 单位功率冷却剂装量大，主系统热容量和热惯性单位功率冷却剂装量大，主
23、系统热容量和热惯性高，降低系统对堆芯升温瞬变的反应，自稳自调高，降低系统对堆芯升温瞬变的反应，自稳自调性好性好 ACP100主要性能指标主要性能指标 系统简化，减少故障系统简化，减少故障 自然力实现非能动应急堆芯冷却及非能动自然力实现非能动应急堆芯冷却及非能动应急余热排出应急余热排出 事故放射性源项低，并具有多重放射性包事故放射性源项低，并具有多重放射性包容屏障，可实现厂外应急极小化容屏障，可实现厂外应急极小化 核岛埋于地下核岛埋于地下 岩体作为天然的放射性隔离屏障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利用岩体有效抗击恐怖袭击 为就地退役掩埋创造条件为就地退役掩埋创造条件 AC
24、P100+研发工作研发工作ACP100与与ACP100+主要区别主要区别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面临的挑战面临的挑战 降低单位千瓦造价降低单位千瓦造价 开发多种用途，提高热利用效率，降开发多种用途，提高热利用效率，降低运行成本低运行成本 采取有效的安全措施，消除可能的严采取有效的安全措施，消除可能的严重事故产生重事故产生 采取措施，在各种可能的事故情况下，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，特别是热源小堆核电站更接近用户，特别是热源和冷源的用户和冷源的用户谢谢 谢谢
