高温气冷堆核电站示范工程主氦风机技术概述_邹德宝

高温气冷堆核电站示范工程主氦风机技术概述＊

邹德宝

佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯（154002）

摘要介绍了当今世界核电技术的发展趋势及应用，提出了第四代核电技术需要满足的条件，并说明高温气冷堆是目前最有希望成为第四代先进核能系统的一种堆型；介绍了高温气冷堆

的核心设备主氦风机的性能参数、结构、功能和技术先进性，并说明主氦风机研制的重要意义。

关键词高温气冷堆；主氦风机；技术先进性

中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1008-7281（2011）04-0005-0003

Technical Overview on Main Helium Ventilator of High-Temperature

Gas-Cooled Reactor Nuclear Power Plant

Zou Debao

Abstract This paper introduces the development trend and application of nuclear power technology in today's world，presents the requirements that the fourth-generation nuclear power

technology shall meet with，and states that high-temperature gas-cooled reactor is currently the

most promising reactor to become the advanced fourth generation nuclear energy system．The

performance parameter，structure，function and advanced technology of main helium ventilator，

which is core equipment of high-temperature gas-cooled reactor，are introduced．The signifi-

cance to develop the main helium ventilator is stated also．

Key words High-temperature gas-cooled reactor；main helium ventilator；advanced tech-nology

0引言

核能是一种清洁、高效能源，越来越多的国家开始重视核能技术的发展，发达国家新建核电站大都采用第三代核技术，已经运行的400余座核电机组将在未来20年内陆续退役。我国核电从上世纪70年代起步，商用运营的核电机组13座，装机容量1080万千瓦。截止2010年底，国家又核准32座核电机组，装机容量3486万千瓦，其中从美国西屋公司引进的AP1000为第三代核技术，建设4台机组，其余的多数采用二代改进型技术。苏联切尔诺贝利核电站、美国的三哩岛核电站、日本福岛核电站事故说明，二代核电站的设计低估了发生严重事故的可能性，为此90年代，国际原子能机构明确要求新建核电站必须在预防和缓解严重事故上满足一定条件，国际上把这类核电站看作是第三代核电站。

高温气冷堆是我国自主研发的堆型，具有安全性好、温度高、用途广等特点。美国麻省理工大学曾经从安全性、经济性、建造周期、效率、寿命、退役费用、废料处理、投资回收、防止核扩散等方面对轻水堆、压水堆、高温气冷堆等几种先进核动力堆型进行了综合评估，高温气冷堆总分获得第一，被认为是21世纪美国乃至世界核电站最有发展前景的堆型。高温气冷堆核电站示范工程已被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》重大专项。主氦风机是高温气冷堆核电站关键设备，安装在一回路内部蒸汽发生器输出端，是核反应堆一回路系统唯一的能动设备，驱动反应堆冷却剂在一回路内循环，传递核反应释放的热量。

1国内外发展状况

2000年5月，美国能源部在华盛顿召开了有美、中、德、日、韩、法、比、欧共体、南非等国100多位高级专家参加的第四代先进核能系统研讨会，确定第四代核能系统必须满足的主要指标是（1）堆芯熔化概率低于每堆年10-6/堆．年；

5 *基金项目：“十一五”重大专项号：高温气冷堆核电站示范工程重大专项项目（2008ZX06909）

（2）在事故条件下无厂外释放，即无论核电站发生什么事故，都不会对厂外公众造成损害；

（3）能够通过对核电站的整体实验向公众证明核电的安全性；

（4）初投资（隔夜价）低于1000美元/kW；

（5）建设期小于3年；

（6）能够和其他电力生产方式相竞争，总的电力成本低于3美分/kWh。

这些要求压水堆是无法满足的，而高温气冷堆的优点却能得到充分的发挥，它自身的特性使其符合当前核电的发展趋势，能较好地满足第四代先进核能系统提出的各项要求，是目前最有希望成为第四代先进核能系统的一种堆型。目前国内外对高温气冷堆堆技术都非常重视，各国的高温气冷堆及主氦风机现状见表1，我国已经走在国际的前沿。

表1高温气冷堆及主氦风机现状

厂名

MHTGR

模式商用堆

主风机

AVR

HTGR

FORT St．

VRAIN

HTGR

HARTLE

POOL

AGR

THTR

330

HTGR

KWU

200

HTGR

HTR-10HTR-PM

国家美德美英德德中中

首次运行年份-196619761984198519872000*气体He He He CO2He He He He

风机数/厂每模块一台2486111定向立式水平立式水平水平立式立式立式

总流量，kg/s1586．612647650．985．54．396

进口温度，ħ255200394232250250250250

进口压力，MPa6．291．094．733．813．806．03．07．0

压力升，kPa918．39733112415060200

体积流量，m3/s27．55．6937．012．914．515．71．5714．91叶型单级轴流单级离心单级轴流单级离心单级离心单级离心单级离心单级离心叶轮直径，mm889711711863914-7501122

转速，r/min62004000955029705600440050004000

电功率，kW317016539545370230029501654500驱动型式置入式电机置入式电机水蒸汽透平置入式电机置入式电机置式电机置入式电机置入式电机轴承型式能动磁轴承压力供油轴承水轴承油浴轴承压力供油轴承油浴轴承油脂滚珠轴承电磁轴承设备状况初步设计退役退役运行退役初步设计运行标准设计

*我国的高温气冷堆核电站示范工程将于2013年完工

2主氦风机主要性能指标

示范工程用主氦风机为大型、立式、高速变频机组，在国际上还没有容量相当、结构相似的产品，该风机突破了大型立式机组的转速范围和结构型式，如果研制成功将为大型立式高速驱动系统提供宝贵的经验，主氦风机的主要参数见表2。

表2主氦风机主要参数

参数名称量值参数名称量值

介质纯氦气调速范围，%20 105进口压力，MPa7．0介质密度，kg/m36．33

质量流量，kg/s96叶轮类型离心式

压力升，kPa200叶轮级数1

介质温度，ħ250驱动电机额定功率，kW4500

额定转速，r/min4000额定电压，V60003主氦风机的结构及功能

主氦风机是立式单级离心风机，整体置于一回路压力壳内，位于蒸汽发生器的顶端，即循环氦气的冷端。风机叶轮与驱动电机同轴，叶轮悬臂安装于驱动电机轴端。驱动电机通过蜗壳与蒸汽发生器壳体相连，上侧为电机腔，下侧为风机腔（250ħ），两腔之间设有隔热装置阻止下侧风机腔250ħ氦气直接流入电机腔。风机进口管与蒸汽发生器氦气侧的出口管承插连接，风机进出口管设有蝶阀，蝶阀配有电动装置。

主氦风机是高温气冷堆一回路主设备，功能是驱动高温气冷堆一回路氦气流过反应堆堆芯，在反应堆正常启动、功率运行和停堆等工况时，提供足够流量的氦气通过一回路系统，将反应堆堆

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