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AP1000

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三門核電廠是首座採用AP1000技術而正式運行的發電廠。

AP1000[1]（Advanced Passive PWR的簡稱）是西屋電氣公司依照非能動核安全（英語：Passive nuclear safety）概念而設計和銷售的第三代反應堆核電站方案，毛功率1250MWe，淨功率1110MWe[2]。

歷史

2006年1月27日，美國核管理委員會（NRC）批准AP1000「設計控制文件」（The Design Control Document，簡稱DCD）第15版。[3]這是美國核管理委員會（NRC）收到的最終設計批准的第一個第三代反應堆。[4]這意味着，未來的美國建築商可以在施工開始前申請建設和經營聯合許可證（英語：Combined Construction and Operating License），其有效性是有條件的：工廠要按照設計被建造，和每個AP1000應該完全相同。2006年3月8日，美國電力公司UnStart和田納西河谷管理局(TVA)，向NRC申報建造運行聯合許可證（COL）。NRC要求報送AP1000的設計資料和與建設項目相關資料，包括：與建造運行許可證相關的AP1000的標準設計資料；詳細設計工作中對標準設計的修改;關於標準設計的有關設計控制文件、設計過程、設計方法、設計驗收規範等方面的資料；有關檢驗、試驗、分析和驗收標準等的資料(ITAAC)。[5]

2006年12月中美簽署兩國政府《關於在中國合作建設先進壓水堆核電項目及相關技術轉讓的諒解備忘錄》及2007年7月中國企業與西屋公司簽訂AP1000技術轉讓和依託項目核島工程合同。2008年中國開始建設AP1000-2005的設計的四個單元。

2007年5月，AP1000的設計通過了European Utility Requirements（EUR）審查，其審查結論是有1%的不符合項(non-compliant),限期在18個月內修正,有8%的項目其實是不可實現的高指標(not accessible at this time)。[6]2007年中，AP1000申報英國監管當局的GDA評審，2011年評審計劃到期。

西屋公司繼續對AP1000改進設計，向NRC報送了DCD16版(2007年5月26日)、DCD17版(2008年9月22日)、DCD18版(2010年12月1日)，但這3個版本並不具有法律效力，2011年6月13日向NRC提交了DCD19版。2011年12月22日NRC正式批准了AP1000的DCD19版。[7]此後，NRC確認DCD19版是唯一有效的版本，用原15版認證證書至2021年2月27日的有效期起止點定為19版的有效期，19版把15版全部覆蓋，15版證書被撤銷。2011年12月NRC決定對AP1000的ITAAC審批推遲到裝料運行之前。2012年2、3月，NRC分別給美國國內的4台機組項目頒發了建造運行聯合許可證（COL）。

首台AP1000反應堆正在中國三門縣的三門核電站建造，其各項關鍵設備，如主泵，已開發成功，預計將按時發電。

2012年2月9日、3月30日，美國核管理委員會分別批准了南方電力在佐治亞州的Vogtle廠址和南卡羅來那電力與燃氣公司（英語：SCANA）在南卡羅來那州的V.C.Summer廠址各兩台AP1000機組的建設運營聯合許可證（COL））。[8]V.C.Summer的兩台機組分別於2013年3月11日和11月4日完成核島底板混凝土澆注。2017年3月，西屋公司根據美國《破產法》第11章申請破產保護。2017年6月10日和7月28日，東芝先後發布聲明，宣布與Vogtel及V.C Summer項目業主達成協議，將為兩個項目業主分別賠償36.8億美元和21.68億美元。2017年7月31日，分別持有V.C.Summer核電項目55%與45%股份的業主南卡羅來那電力與燃氣公司（英語：SCANA）與Santee Cooper（英語：Santee Cooper）各自發布聲明，宣布將停止V.CSummer項目兩台機組的建設。[9]

為遵從EUR標準，AP1000標準設計作了修改，其中一項是把正常餘熱排出系統（normal residual heat removal system， RNS）物理上分為兩個獨立的系統，以改進工廠縱深防禦能力。[10]

2015年3月重新啟動英國監管當局ONR的GDA第二輪評審。2017年3月30日，AP1000的改進設計通過了英國監管當局的GDA評審。[11]

總體概況

AP1000是西屋公司開發的一種雙迴路1000 MW的壓水反應堆核電機組，其主要特點有：採用非能動的安全系統，安全相關系統和部件大幅減少、具有競爭力的發電成本、60年的設計壽命、數字化儀控室、容量因子高、易於建造(工廠模塊製造和現場建造同步進行)等，其設計與性能特點滿足用戶要求文件（URD）的要求。 [12]

世界上首台AP1000核電機組為三門核電站一號機組。[13]內陸核電站和今後新開工建設的核電項目將以AP1000堆型為主。[14]

主要技術特點

中國三門核電廠AP1000建設會議

反應堆採用西屋成熟的Model314技術，該技術已成功地用於比利時、美國的多個電站上。 反應堆冷卻系統為二環路設計，每個環路通過冷卻劑管道聯接有一台大容量蒸汽發生器和兩台密封式的冷卻劑泵，此外冷卻系統上還聯接有一台穩壓器。

採用非能動的安全系統。它採用雙層安全殼，並保留了AP600的非能動安全系統的構架，系統設計簡化，安全性大大提高。 儀控系統是基於Sizewell B的全數字技術而開發完成的，特別採用了經驗證的數字化安全系統，採用了緊湊型的工作站式的控制室，採用了基於影像技術的人機接口。[15]

一迴路主泵由位於美國賓夕法尼亞州匹茲堡北郊切斯威克（英語：Cheswick, Pennsylvania）的柯蒂斯-萊特流體控制公司電氣-機械分部（EMD）設計製造。[16]重67噸、直徑達2米、高6.5米，採用高慣量飛輪大功率屏蔽電機泵，60年運行期間免維修。主泵的整個轉子組件(包括水力部件和電機轉子)由位於電機兩端的徑向滑動軸承和下部的雙向推力軸承支承；軸承由一迴路水潤滑和冷卻，採用石墨-硬質合金摩擦軸瓦。每套蒸汽發生器安裝兩台主泵。首台主泵於2007—2009年製造。2009年9月12日開始500小時型式試驗，全速運轉挺泵後惰轉時發現問題。[17]2012年4月16日，首台AP1000主泵完成了最後耐久試驗[8]，2012年5月三門核電站的4台主泵從匹茲堡發運中國，三門1號機組預期於2013年底併網發電。[8]2013年1月13日，產品試驗後拆檢時發現葉輪入口葉片部分缺失，調查分析確認是分包商製造的葉輪鑄件的入口葉片補焊時，未按照批准的程序文件進行質量管控；為此已運至三門的4台主泵運返EMD公司更換葉輪和導葉並重新進行出廠試驗。[18]失水試驗發現軸承部件抵抗熱瞬態衝擊能力需要加強，改進後於美國東部時間8月10日至16日做了改進試驗。第2次工程與耐久性試驗時出現推力瓦的卡件局部疲勞斷裂。2015年2月25日開始第3次工程與耐久試驗，包括冷態性能試驗、熱態性能試驗、溫升和電氣平衡試驗(熱停堆)、服役循環試驗、失電試驗、失去外部冷卻水試驗、反轉運行試驗等15項，至5月20日完成試驗。中國沈鼓集團核電泵業公司、哈電集團動力裝備公司是EMD主泵技轉對象，負責中美兩國4套AP1000級組的16台主泵的部分零部件分包製造及2台追加主泵整機的總裝。[19]2015年8月12日，國家核電公司有關方面確認最後一次主泵耐久性試驗後的拆解過程中發現葉輪出現輕微裂痕（主泵葉輪存在「非線性顯示」），美國方面正在出具該裂痕報告。[20]2015年10月主泵通過審查。[21]

中國的AP1000

三門核電站，2018年成為世界第一座商業運營的AP1000

中國建造了4座AP1000反應堆[22]

  • 三門核電站一號機組、二號機組分別於2018年7月2日、2018年8月24日併網發電；[23]
  • 海陽核電站一號機組、二號機組分別於2018年10月22日[24]，2019年1月9日[25]併網發電。

2020年，海陽核電站、陸豐核電站、三門核電站、徐大堡核電站的8座核反應堆建設的前期工作已經就緒。

故障

三門核電站2號機組在運營後發生主泵故障造成近一年的停機[26][27]，目前機組已經恢復運營。

參見

參考文獻

  1. ^ Westinghouse Electric Company LLC. AP1000 Pressurized Water Reactor. Westinghouse Electric Company LLC. [2018-10-24]. （原始內容存檔於2018-10-24） （英語）. 
  2. ^ Westinghouse Electric Company LLC. AP1000 Nuclear Power Plant Design. Westinghouse Electric Company LLC. [2018-10-24]. （原始內容存檔於2018-10-24） （英語）. 
  3. ^ T.L. Schulz. Westinghouse AP1000 advanced passive plant (web). Nuclear Engineering and Design; Volume 236, Issues 14–16, August 2006, Pages 1547–1557; 13th International Conference on Nuclear Energy, 13th International Conference on Nuclear Energy. ScienceDirect. [2008-01-21]. （原始內容存檔於2008-01-24）. 
  4. ^ AP 1000 Public Safety and Licensing. Westinghouse. 2004-09-13 [2008-01-21]. （原始內容 (web)存檔於2007-08-07）. 
  5. ^ 馮建平 ， 李學法 ， 包宸夕 ， 馮延飛: 對美國核管會監督ITAAC項目的初步研究,《核安全》 , 2013 , 12 (s1) :67-71
  6. ^ "European utilities certify Westinghouse's AP1000", in World Nuclea News, 17 May 2007. [2017-08-05]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  7. ^ 国家核电技术公司专家委员会办公室主任陈章华如是作答——AP1000核电站：中国与美国同等安全，《科技日报》2015年3月23日第3版. [2017年8月5日]. （原始內容存檔於2017年8月5日）. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 世界首台AP1000核电主泵成功完成最终耐久试验, 人民网, 2012-04-17. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  9. ^ 美国首台AP1000核电项目宣布停工，国内项目将迎来关键节点,财经网 2017-08-01. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  10. ^ C.Queral， J.Mon tero-Mayorga：「Risk reduction due to modification of normal residual heat removal system of AP1000® reactor to meet European Utility Requirements」，in《Annals of Nuclear Energy》,Volume 91, May 2016, Pages 65-78
  11. ^ GDA decisions and SoDA: AP1000® nuclear power station design by Westinghouse Electric Company. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  12. ^ 关于AP1000的资料. [2013-04-20]. （原始內容存檔於2013-05-11）. 
  13. ^ 全球首台AP1000核电机组主泵开始原型试验. [2013-04-20]. （原始內容存檔於2013-06-22）. 
  14. ^ 三代核电依托项目三门核电核岛工程合同在京签订-国家核电. [2013-04-20]. （原始內容存檔於2013-05-01）. 
  15. ^ 关于AP1000的资料. [2013-04-20]. （原始內容存檔於2013-04-09）. 
  16. ^ 国家发展改革委副主任、国家能源局局长努尔·白克力调研了位于美国匹兹堡的西屋公司和EMD公司主泵工厂. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-04）. 
  17. ^ 項京鋒 ， 郭鵬 ， 周新華: AP1000屏蔽式主泵的製造難點及國產化，中國核能行業協會中國核能可持續發展論壇 , 2010
  18. ^ AP1000依托项目首两台主泵从美国发运，国家核电网站 2013/8/19. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  19. ^ AP1000核电主泵工程与耐久试验成功, 国家核电技术公司 2015/6/16. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  20. ^ 《三代核电技术遇波折 主泵试验现裂痕》，中国经营报 2015-08-15. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  21. ^ 历经四次试验 三代核电AP1000主泵通过审查,财新网2015年10月29日. [2017-08-04]. （原始內容存檔於2017-08-05）. 
  22. ^ Second Summer AP1000 under construction. World Nuclear News. 6 November 2013 [2021-03-11]. （原始內容存檔於2021-01-26）. 
  23. ^ Second Sanmen AP1000 connected to grid. World Nuclear News. 24 August 2018 [27 August 2018]. （原始內容存檔於2021-03-02）. 
  24. ^ China's Haiyang-1 Becomes Second Westinghouse AP1000 to Begin Commercial Operation. [2021-03-11]. （原始內容存檔於2019-01-11）. 
  25. ^ Fourth Chinese AP1000 enters commercial operation. World Nuclear News. 9 January 2019 [9 January 2019]. （原始內容存檔於2020-12-24）. 
  26. ^ Made-in-China Reactor Gains Favor at Home, U.S. Tech Falters. Bloomberg L.P. 2019-04-01 [2019-04-12]. （原始內容存檔於2019-04-13） （英語）. 
  27. ^ Curtiss-Wright Provides Update on AP1000 Reactor Coolant Pumps. Curtiss-Wright Corporation. 2019-04-01 [2019-04-12]. （原始內容存檔於2019-04-13） （英語）. 

外部連結

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