第三代核电机组AP1000在停堆大修方面的优势应用

第三代核电机组AP1000在停堆大修方面
的优势应用
摘要：AP1000第三代核电机组的先进性体现在使用成熟技术的基础上，在设计上采用了非能动的安全系统，加强了预防和缓解严重事故的措施，提高了电站的安全性；同时，由于非能动技术的使用，使得电站的辅助设备大大减少，减少了故障的概率，提高了安全性；另外，由于核级设备的减少，对核电机组大修安排方面的制约降低，更加灵活的安排核电机组的换料停堆大修，将大幅缩减大修工期。

关键词：AP1000；非能动；换料停堆大修
1．前言
AP1000为第三代非能动核电站，是目前应用非能动理念的代表者。

鉴于AP1000机组的非能动特性，在设计及电站运营上，必然与第二代核电机组存在较大差异；非能动技术的引入，大幅度简化了系统设备。

根据AP1000机组设计大修时间为17天或更短，因此本文将重点研究AP1000非能动核电机组较传统二代压水堆核电机组（本文以M310为例）在机组停运大修方面的优势。

2．AP1000机组在大修中的优势应用
2.1总体设备数量减少
AP1000的设计理念简单，厂房规模缩小，系统设置简化，工艺布置简化，管道交叉减少。

相应使设计工作量减少，设计接口更易于控制和管理。

很多动力设备被取消，取消了应急动力电源。

AP1000的简化非能动设计大幅度减少了安全系统的设备和部件，与正在运行的M310电站设备相比，阀门、泵、安全级管道、电缆、抗震厂房容积分别减少了约50%，36%，83%，87%和56%，同样在大修期间的检修项目将大幅度减少；同时便于采购、运行和维护。

2.2 低低水位阀门
M310机组低低水位阀门约230个左右，平均每次大修低低水位阀门检修数量为20-30个左右，且即使通过中长期优化某次大修无低低水位，但因阀门、管道等新增缺陷可能性大，所以无低低水位大修在二代核电机组里实现难度较大。

AP1000机组因采用非能动设计理念，阀门数量大幅度减少，其中低低水位阀门数量在60个左右，平均每次大修低低水位阀门检修量为5-7个左右；同时因管道排布、阀门数量少，可以通过冰塞的方式进行低低水位阀门的隔离检修，从而取消堆芯全卸料后的排水到低低水位、低低水位检修和检修后一回路充水的工作。

2.3 电气系统
AP1000非能动安全系统的设计，对交流供电系统无安全方面的要求，也无实体隔离要求。

厂外供电系统仅向机组提供正常启动和正常停堆用的电源，也不需要冗余。

2.3.1 交流盘、直流盘
AP1000机组的交流电源冗余性要求并不像二代核电一样高，6段中压10.5KV 母线均为非1E级设备，所以检修安排上可以更加灵活；而M310机组的中压交流盘需随冷源负荷进行，整列盘检修工期96H，且两列盘检修时需要倒列操作。

2.3.2 主变、辅变检修
AP1000机组的主变年检工作为简单的维护检查，并无主变油冷器及本体的滤油工作；而M310机组的主变年检工作量较大，目前主变大修工期从主变停运到主变送电大约9天左右。

2.3.3 柴油发电机
AP1000机组厂内交流供电系统是非1E级系统，无任何安全相关功能，也不需要应急柴油发电机组。

备用柴油发电机是非1E级设备，当主交流电源全部失去后，可以在120S后对相关负荷进行供电。

2.4 冷源系统
AP1000机组的大修期间冷源系统只需保证CCS/SFS一列可用，用于乏池的冷
却功能可用即可；而M310机组有两列RRI/SEC来冷却乏池等不可间断负荷，所
以大修期间必须保证一列RRI/SEC完整可用，倒列后再进行另外一列的检修。

2.5 技术规范要求
M310机组的技术规范对I0的要求较高，而AP1000机组技术规范上并无I0
事件的相关规定，这样在主线工作的安排时就比较灵活，不会受制于I0数量的
影响。

同时相比于M310机组的技术规范要求，AP1000更加灵活和宽泛，因此在
主线计划活动的安排时，受制约条件较M310更加灵活方便，便于大修计划的变
通调整。

2.6 半管运行
AP1000的压力容器出口比进口高，半管运行有助于蒸汽发生器相关的维修
操作，反应堆冷却剂系统RCS设置了专用的热管段主管道液位仪表，此仪表在主
控室为操纵员提供了读数。

在达到半管状态时，就可以执行需要的维修活动。

在
换料大修期间，堵板要安装在蒸汽发生器进出口管嘴上，堵板一旦安装到位，换
料操作就可以开始，同时SG的一次侧涡流检查也可同步开展。

2.7主泵
M310机组共有三台主泵，主泵的落座、提轴操作均涉及到机组大开口的方式，故技术规范要求主泵落座在机组大开口后执行，提轴在小开口前完成。

AP1000共有四台屏蔽式主泵。

屏蔽式主泵的水力部件直接安装在电机单元上，中间没有联轴器。

2.8 安全壳贯穿件
AP1000安全壳隔离系统与二代核电机组相比设计准备基本相同；AP1000安
全壳隔离系统设计尽量减少隔离阀的数量，隔离阀约80个，而M310隔离阀约
240个。

M310机组需要试验的贯穿件有84个，周期为1C的有62个，周期为3C的有18个，周期为6C的有4个；而AP1000机组需要试验的机械贯穿件仅为26个。

2.9 设备舱门
AP1000的设备闸门有两个，分别在运行平台标高的位置上(135’-3”)和标高102.184m（107'-2"）位置上，且都在11厂房内。

如此在运输工具的时候，就不存在M310机组外部龙门架吊运时天气等不可抗因素的影响。

M310机组在年度换料停堆大修期间一般开关4次设备舱，且MCS模式第一次开设备舱运螺栓拉伸机、假封头等为关键路径，关盖后开设备舱运出关盖工具等也为关键路径。

AP1000机组不存在这样的问题，且技术规范要求较灵活。

2.10 一体化封头
M310的反应堆压力容器下封头上焊有50个堆芯仪表贯穿件，用作堆芯中子测量仪表的通道；顶盖上有61个控制棒驱动机构的贯穿件，4个堆芯热电偶贯穿件。

AP1000反应堆压力容器顶盖上有69个控制棒驱动机构贯穿件，还有42个堆芯仪表贯穿件用作堆芯热电偶和堆芯中子测量仪表的通道；下封头不在设有贯穿件，这就消除了因反应堆压力容器发生泄漏导致冷却剂丧失事故的可能性。

AP1000采用了一体化上封头，通过合并机组在换料大修期间上封头吊运的几个操作来缩短大修时间进而减少人员辐照剂量，另外一体化封头减少了安全壳存放空间的要求。

3．总结
AP1000核电站采用了二代核电机组（包括M310）的成熟技术，吸取了其多年运行经验，并在压力容器设计、主泵选型尤其是安全设计设计上进行了革命性改进。

在专设安全设施的设计上采用了非能动的理念，大大简化了系统，提高了机组安全性。

综上所述，AP1000在机组的换料停堆大修方面体现了巨大的优势，为机组大修的工期整体缩短有较大的贡献；另外从核安全的角度，技术规范的要求相对灵活方便，便于计划工作的合理有效安排。

参考文献
[1] AP1000 Design Comtrol Document
[2] 900MW压水堆核电站系统与设备
[3] AP1000核电1&2号机机组技术规格书。