中国核电技术引进消化再创新，CAP1400青出于蓝而胜于蓝，超越美国AP1000

中国为什么要选择压水堆核电站？

二战停止之后，当时独一掌握原枪弹技巧的美国就开始积极钻研使用核反映堆发电的可能性，不过多作为军用。当时设计的核反映堆五花八门，能装在直径不到十公尺的潜艇里的只有一种，便是压水堆（Pressurized Water Reactor, PWR），以是它成为后来所有军用船舶核动力的滥觞。

压水堆核电站应用轻水作为冷却剂和慢化剂，冷却剂在堆芯接受核燃料裂变开释的热能后，经由过程蒸汽发生器再把热量通报给二回路孕育发生蒸汽，然落后入汽轮机做功，带动发电机发电。

美国AP1000反映堆冷却剂泵

后来美国大年夜部分的核电厂，尤其是西屋电气公司（Westinghouse）的产品，都是压水堆的。美国西屋电气公司被称为“核电开山祖师”，曾经是举世最大年夜的核电设备制造企业，20世纪80年代曩昔，西方国家所应用的夷易近用核能技巧，险些都来自这家公司。今朝全天下有近50%、美国有近60%的在运核电站是基于西屋技巧建造的，也是以确立了压水堆在全天下核电领域的主导职位地方。中国始于70年代的夷易近用核电基于同样缘故原由也选择了压水堆的技巧路线。

各个国家的三代/三代半压水堆核电反映堆有着各自不合的技巧路线，最范例的是法国阿海珐EPR的专设安然举措措施加法路线和美国西屋公司AP1000的非能动安然举措措施减法路线。

美国西屋公司AP1000三代核电技巧

（三）假如福岛核电站换成第三代核反映堆会若何？

压水堆是一种技巧十分成熟的堆型，具有布局紧凑，经济上基建用度低、扶植周期短、轻水价格便宜等优点，而且因为双回路设计，具有放射性的冷却剂不会污染汽轮机，在机组掩护上对照方便。AP1000相对付以前的第二代反映堆，在安然性方面最大年夜的改进便长短能动安然技巧。

什么又长短能动安然技巧？今朝大年夜多半水冷堆，在紧急停堆后，假如没有能动降温步伐，就很难充脱离释残存的衰变热。

以日本福岛核变乱为例，当时因地震激发的海啸导致福岛核电站断电，而第二代核电站必要电力驱动冷却系统，而在断电之后导致冷却系统掉效，堆芯温度赓续上升，加上反映堆内没有消氢系统，终极导致1、2、3、4号机组接踵发生氢气爆炸，酿成了堪比切尔诺贝利核变乱的7级核变乱——而根据IAEA的申报，福岛核变乱的放射性物质总透露量已经跨越了切尔诺贝利核变乱。

日本福岛核电站爆炸后航拍图

美国的AP1000可以在全厂断电的环境下，冷却系统依旧能正常事情72小时，为外部救援赢得宝贵的光阴。以是，可以想象，假如福岛核电站应用的是第三代反映堆，终局会是什么。

（四）引进、消化、接受和再立异的中国第三代核电技巧

中国的夷易近用核电技巧虽然起步较早，但受限于科技和工业根基，动身点不高，不管是设计、设备制造照样运行方面跟当时的核电强都城有较大年夜差距。

秦山一期是中国第一座自立设计建造、运行治理的核电站，在设计中接受了美国西屋二代百万千瓦核电压水堆的技巧。但因为对技巧吃的不透，电功率只有30万千瓦，设计裕量过大年夜经济性不佳。秦山核电一期投运七年之后曾碰到运行技巧寻衅，西屋在处置惩罚问题上发挥了紧张感化，包管了核电站平安稳定运行。

后来，21世纪初，我们基础掌握了二代核电的设计、建造、设备制造技巧，但此时核电强国们的三代/三代半核电技巧已经开始商业化利用。以是，2004年中国开始启动了第三代核电站依托项目的核岛技巧招标，终极选择了西屋电器的AP1000。

这也是为什么我们要先来先容美国的AP1000的一个缘故原由，还有一个缘故原由是：中国第三代核电CAP1400技巧，是颠末AP1000技巧的引进、消化、接受和再立异，而形成的中国具有自立常识产权的大年夜型先辈压水堆核电技巧。

AP1000技巧的引进、消化、接受和再立异推行三步走。

第一步因此外方为主，中方周全介入的要领，建成4台AP1000机组，把全部设计、建造、运行掩护流程走一遍。

第二步因此中方为主，外方支持，使中方单位能够具备扶植AP1000核电机组的技巧能力。在第一步和第二步的落实历程中，中方单位掌握了AP1000的设计技巧，具备了非能动型号自立设计能力与持续开拓能力，建立了完备、先辈、配套的核岛设计阐发软件体系和平台，推进了设备国产化，终极在二代加设备制造的根基上整体形成三代设备国产化制造能力。

第三步是实现压水堆重大年夜专项周全自立立异，形成CAP1400标准设计，并建成CAP1400重大年夜专项示范工程。

说了这么多，究竟啥是CAP1400？C是China的首个字母，A是Advanced（先辈）的首字母，P是Passive（非能动）的首字母，1400指的是是装机容量为140万千瓦。换言之，CAP1400含义是中国装机容量为140万千瓦的先辈非能动核电技巧。

第三步着实也分为两个部分，先是在AP1000的根基上，自立设计CAP1000。CAP1000设计时采纳中国标准，应用国产设备和材料，充分借鉴AP1000项目的履历，并参考日本福岛核变乱的教训进行设计。

比如CAP1000 立异性的采纳钢制安然壳，使得安然壳内部热量能够经由过程安然壳有效移除到终极热阱。

再比如在发闹变乱的环境下，在安然壳内部形成的闭式汽水轮回，可有效的节制设计扩展工况下潜在放射性废水的孕育发生与排放量，从而避免类似福岛变乱后大年夜量放射性液体流出问题。

然后在以之前取得的技巧积累之下，自立设计CAP1400，颠末数年光阴和四个规划的研讨改动，终极形成了拥有自立常识产权的CAP1400。

（五）CAP1400并非美国的“山寨”

CAP1400并非是美国AP1000的山寨或者仿制，而是完全将国外技巧消化接受之后的自立立异，最直不雅的体现便是CAP1400机能优于AP1000。

就主要参数而言：CAP1400的堆芯热功率为40400MWt，AP1000的堆芯热功率为3400MWt，堆芯热功率提升达18.8%；CAP1400电功率为1250MWe，CAP1400的电功率为1500MWe，电功率提升20%；AP1000每盒燃料组件数为157，CAP1400每盒燃料组件数为193；AP1000的主泵流量（单泵）为17886m3 /h，CAP1400的主泵流量（单泵）为21642m3 /h，CAP1400的主泵流量比AP1000增添了20%，而且主泵还具有60年免掩护特征。

除了机能优于AP1000之外，CAP1400还有较好的安然性和经济性。

“大年夜容积”——CAP1400在设计中扩大年夜了安然壳尺寸，得到了较大年夜的自由容积、优化部署和更大年夜的安然壳内压阐发裕量；

“抗撞击”——CAP1400采纳了钢板混凝土设计，使反映堆具备抗大年夜型商用飞机撞击的能力。而且在大年夜型商用飞机撞击之后，不会影响安然壳布局的完备性、反映堆冷却能力、乏燃料池的完备性及其冷却能力；

“易冷却”——在反映堆冷却系统方面，回路流畅面积增添25%，低落了系统阻力，减小了可能的流动加速腐蚀；

“密封性”——CPA1400节制棒采纳整体式承压壳体部件，前进了密封性，而且反映堆内构建采纳整体焊接式堆芯围桶布局，取代原用螺栓连接，彻底避免螺栓脱落可能带来的重大年夜变乱；反映堆压力容器也进行了改进，极大年夜缩短了在役反省光阴，低落了压力容器发生透露的可能性。

（八）核电有望成为高铁之后的又一张“国家咭片”？

福岛核变乱后，举世的核电成长开始降温，已颠末去了四年半的光阴，核电审批速率依然未能回到变乱之前的水平，CAP1400示范电站也尚未被赞许FCD，FCD是一个核电站扶植的紧张里程碑，标志着前期筹备事情的停止和核电现场土建工程的正式开工。

今朝中国所建的示范电站位于山东威海市荣成石岛湾厂址，拟扶植2台CAP1400型压水堆核电机组，设计寿命60年，单机容量140万千瓦，估计于2017年正式开工。

CAP1400示范工程筹划图

核工业是高科技计谋财产，是国家安然的紧张基石，而CAP1400技巧引进消化接受再立异，核电真的有望成为高铁之后的“国家咭片”吗？