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三、AP1000和EPR的性能比較
1、AP1000和EPR的安全系統采用了兩種完全不同的設計理念
AP1000安全系統采用“非能動”的設計理念,更好地達到“簡化”的設計方針。安全系統利用物質的自然特性:重力、自然循環、壓縮氣體的能量等簡單的物理原理,不需要泵、交流電源、1E級應急柴油機,以及相應的通風、冷卻水等支持系統,大大簡化了安全系統(它們只在發生事故時才動作),大大降低了人因錯誤?!胺悄軇印卑踩到y的設計理念是壓水堆核電技術中的一次重大革新。
EPR安全系統在傳統第二代壓水堆核電技術的基礎上,采用“加”的設計理念,即用增加冗余度來提高安全性。安全系統全部由兩個系列增加到四個系列, EPR在增加安全水平的同時,增加了安全系統的復雜性。核電站安全系統的設計基本上屬于第二代壓水堆核電技術,是一種改良性的變化。
2、AP1000和EPR的安全性的比較
由于AP1000和EPR的安全系統采用了兩種完全不同的設計理念AP1000和EPR的安全性有較大的差別。
AP1000在發生事故后的堆芯損壞頻率為5.0894×10-7/堆年比EPR的1.18×10-6/堆年小2.3倍,大量放射性釋放概率為5.94×10-8/堆年也比EPR的9.6×10-8/堆年小1.6倍(而且AP1000采用的設備可靠性數據均比較保守);
核電站發生事故后,AP1000操作員可不干預時間高達 72小時,而EPR為半小時;
AP1000在發生堆芯熔化事故時,能有效地防止反應堆壓力容器(第二道屏障)熔穿,將堆芯放射性熔融物保持在反應堆壓力容器內,使放射性向環境釋放的概率降到最低;而EPR不防止反應堆壓力容器熔穿,堆芯放射性熔融物暫時滯留在堆腔內,然后采取措施延緩熔融物和安全殼(第三道屏障)底板的混凝土相互作用,防止安全殼底板熔穿。
AP1000的人因失誤占堆熔頻率的7.74%,共因失效占堆熔頻率的57%,而EPR分別為29%和94%,AP1000明顯優于EPR。
3、 成熟性
AP1000的最大特點是安全系統采用了非能動技術,西屋公司為此做過大量試驗、計算和驗證工作,這些試驗結果已全部被美國核管會接受,非能動安全系統已達到成熟性的要求。反應堆和反應堆冷卻劑系統設計采用與第二代核電站相似的成熟技術。AP1000的冷卻劑屏蔽電機泵的功率比過去屏蔽電機泵產品都大,屬于首次設計的大型泵,但它們的功率已相當接近。EMD屏蔽電機泵制造廠EMD公司有豐富的制造經驗,生產過大量(約1500臺)不同功率、不同尺寸的屏蔽泵用于軍工、早期的核電站和其他工業部門,取得了很好的使用業績,設計和制造技術是成熟、可信的??梢哉f,目前AP1000屏蔽電機泵主要問題是加快首臺泵制造進度和進行工程性驗證。
EPR 最大特點是加大反應堆的熱功率以及增加安全系統的冗余度和多樣性。設計理念是成熟的;EPR加大了反應堆的熱功率和尺寸,主要設備(反應堆壓力容器、堆內構件、蒸汽發生器和主冷卻劑泵等)都加大了容量和尺寸。但目前一些主要核設備(反應堆壓力容器和堆內構件、蒸汽發生器、主冷卻劑泵等)的試驗還未完成,都有待在試驗臺架上和現場進行工程性試驗和驗證。
兩者的成熟性比較是不相上下的。
4、經濟性
AP1000 安全系統采用非能動的理念,安全系統配置簡化、安全支持系統減少、安全級設備和抗震廠房減少、IE級應急柴油機系統和很多能動設備被取消,以及大宗材料需求明顯降低。AP1000的安全系統及其設備數量得到大量的減少,例如AP1000的安全級泵和閥門分別為6臺(包括4臺主泵)和599臺,EPR則為88臺和7000臺。再加上模塊化設計和建造新技術的采用,由此派生出了設計簡化、系統設置簡化、工藝布置簡化、施工量減少、工期縮短以及運行方便、維修簡單等一系列效應。從長遠觀點來看, AP1000不僅使安全性能得到顯著提高,而且費用和長期的運行費用也得到明顯降低,在經濟上也具有較強的競爭力。這種優勢在批量建造若干臺(譬如8至10臺)后AP1000核電機組將會越來越明顯。
EPR是通過增加安全系統冗余度和系統配置來提高安全性;但由于單機容量大,廠址利用率高,提高了它的經濟性。
5、安全審評
AP1000安全審評情況:西屋公司于2002年3月28日向美國核管會提交AP1000 標準設計的“標準設計證書”申請,該申請包括AP1000設計控制文件、PSA報告等。美國核管會 于 2002年7月25受理該申請,并據聯邦法規10 CFR Part 52 及相關法規、嚴重事故政策等進行了審評,于2004年9月正式發布了“最終安全評價報告(FSER)”。9月23日,西屋公司獲得了NRC 關于AP1000 的最終設計批準書(FDA)。根據美國有關法律舉行聽證會后,NRC 于2005年12月30日向西屋公司頒發了AP-1000 標準設計的“標準設計證書”。
EPR的安全審評情況:芬蘭已從法國引進EPR, 在芬蘭建造OL3 核電廠。芬蘭核安全當局已完成EPR 初步安全分析報告的審評,并于2005年2月17日頒發“OL3 核電廠建造許可證”。據稱芬蘭核安全當局已把審評中未關閉的問題列入建造許可證條件。
根據目前掌握的資料,結合初步工程判斷,AP1000或EPR在核安全許可證申請和審評中,不會出現重大問題。
(來源:國家能源局網站)