问题

中国三代核电系统为何不使用先进沸水堆?

回答
中国在发展第三代核电技术时,为何没有选择先进沸水堆(ABWR),而是集中力量发展压水堆(PWR)系列,这是一个非常值得深入探讨的问题。这背后涉及技术选择、安全理念、经济性、国际合作以及国家能源发展战略等多个层面的考量。

首先,我们需要明确,中国在核电发展初期,确实也引进和建设过沸水堆(BWR),例如秦山核电站一期和二期所使用的就是BWR机组。但从第三代核电站的规划和引进来看,中国确实是以压水堆技术为主导。

一、 技术选择的根源:压水堆的成熟度与国际合作的便利性

1. 压水堆技术的成熟度和国际经验的丰富性:
在全球范围内,压水堆(PWR)是应用最广泛、技术最成熟的核反应堆堆型。从最早的核电站开始,大部分国家就选择了压水堆。这意味着在设计、制造、运营、维护、安全分析以及人才培养等方面,压水堆拥有最丰富的国际经验和最完善的技术支持体系。中国在引进核电技术初期,也正是从压水堆起步,积累了大量的操作和管理经验。
相较而言,沸水堆(BWR)虽然也是成熟的堆型,但其市场份额和国际上的运行经验相对少一些。在引进和消化吸收第三代先进技术时,选择一个拥有更广泛国际基础和支持的堆型,无疑能降低技术风险,加快引进和国产化进程。

2. 国际合作伙伴的主导性:
在第三代核电技术的引进和发展过程中,中国与国际领先的核电技术提供商进行了广泛的合作。这些主要的合作对象,如美国西屋(Westinghouse)、法国法马通(Framatome)、俄罗斯原子能公司(Rosatom)等,其核心技术和主推堆型都集中在压水堆系列。
西屋公司的AP1000: 这是中国引进的重点第三代技术之一。AP1000是基于先进压水堆(APWR)发展而来,其被认为是安全性高、非能动安全系统先进的代表。中国通过引进AP1000技术,实现了技术的快速消化吸收和国产化,并在此基础上发展出了具有自主知识产权的“国和一号”(HPR1000)。
法国的EPR: 法国也在中国建设了EPR(欧洲先进压水堆)项目。EPR同样是第三代压水堆技术的代表,其设计也采用了先进的安全理念和技术。
俄罗斯的VVER: 俄罗斯在天津以及田湾核电站也建设了VVER机组,虽然VVER的技术路径与西方压水堆有所不同,但同样属于压水堆系列,并且中国与俄罗斯在核能领域的合作也相当紧密。

由于国际上主要的核电巨头都在大力推广和发展压水堆技术,中国选择与这些伙伴合作,能够更便捷地获得最前沿的技术、设计资料、安全分析方法和制造经验。

二、 安全理念与技术路线的差异

1. 沸水堆(BWR)的设计特点与潜在考虑:
沸水堆与压水堆最根本的区别在于其一次循环的冷却剂(水)直接在反应堆堆芯中沸腾产生蒸汽,然后驱动汽轮机发电。这意味着蒸汽发生器被取消了,整个一次循环的系统更为简化。
然而,也正因为一次循环水直接变为蒸汽,其一次循环回路中的蒸汽会带有放射性,这意味着汽轮机等部分设备也存在一定的放射性风险,需要更严格的屏蔽和防护措施。此外,为了控制蒸汽的产生,BWR的系统参数(如压力和温度)需要精确控制,对阀门等关键部件的要求也更高。
在先进沸水堆(ABWR)的设计中,虽然引入了许多先进的安全特性,例如全数字控制系统、冗余备用电源以及被动安全系统等,但其核心的热工水力学原理和系统布置与BWR一脉相承。

2. 压水堆(PWR)的优势与中国选择的理由:
压水堆则采用两回路系统,一次循环的水在高压下不沸腾,通过蒸汽发生器将热量传递给二次循环的水,产生蒸汽驱动汽轮机。
放射性隔离: 压水堆的优点在于,一次循环的冷却剂(高放射性)与二次循环的蒸汽(低放射性)是隔离的。这意味着驱动汽轮机的蒸汽放射性非常低,大大降低了汽轮机厂房的辐射风险,也使得检修和维护更为便捷。
更稳健的安全裕度: 压水堆在设计上通常具有更大的水容积和更低的蒸汽含量,这使得其在某些瞬态工况下,如丧失冷却剂事故(LOCA)时,能够提供更长的响应时间,安全裕度相对更高。
与AP1000等技术的契合: AP1000等中国引进的第三代技术,正是基于压水堆路线,并采用了大量的非能动安全系统。这些非能动系统不依赖于外部电源和操作员干预,而是依靠自然重力、对流、压力差等物理原理来完成冷却和事故缓解,大大提高了核电站的固有安全性。中国引进并消化吸收AP1000,实际上是在掌握一种先进的、非能动的压水堆技术,这与中国对核电安全提出的更高要求高度契合。

三、 经济性与国产化进程

1. 规模经济与供应链的形成:
随着中国选择以压水堆为主导,并大力推进AP1000的引进和国产化,国内已经建立起了一套相对成熟的压水堆核电设备制造和供应体系。例如,上海电气、哈尔滨电气、东方电气等国内大型装备制造企业,在压水堆关键设备(如反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵等)的制造方面已经积累了丰富的经验。
如果同时发展多种堆型,尤其是第三代先进堆型,将分散资源,增加重复投资,不利于形成规模效应和完整的产业链。选择集中发展压水堆,可以更快地构建起自主可控的核电产业链,降低建设成本,缩短建设周期。

2. “国和一号”的自主发展:
基于引进的AP1000技术,中国自主研发的“国和一号”(HPR1000)已经成为中国核电“走出去”的标志性技术。这表明中国并非仅仅是技术的引进者,而是通过消化吸收,最终实现了技术上的自主化和创新。而“国和一号”正是建立在压水堆的平台上。

四、 技术路径的战略选择

国家在核电技术路线的选择上,往往会考虑到长远发展、国际合作、技术风险以及产业布局。中国选择集中发展压水堆,并将重点放在先进压水堆上,是为了:

抓住全球核电发展的主流: 压水堆是当前全球核电市场的主流,积极发展压水堆技术,有利于中国在国际核电市场中占据一席之地,并成为全球核电技术的重要参与者和提供者。
降低技术迭代和转型的风险: 同时发展多种先进堆型,尤其是在第三代技术尚未完全成熟和大规模应用之际,会增加研发和应用的不确定性。集中资源攻克一种主流先进堆型,风险更低,成功率更高。
与“走出去”战略协同: “国和一号”等自主压水堆技术,是中国核电“走出去”战略的关键支撑。通过发展一种成熟、安全、经济的压水堆技术,更容易获得国际市场的认可和接受。

总结来说,中国三代核电系统未选择先进沸水堆,而是集中发展压水堆系列,并非是技术上的“偏爱”,而是基于以下综合考量:

国际主流技术与经验的成熟度: 压水堆在全球应用最广,技术经验最丰富,合作基础最好。
重点引进技术的匹配度: AP1000等重点引进的第三代技术是压水堆,与其合作最为紧密。
更优的安全隔离性和裕度: 压水堆的两回路设计在放射性隔离和安全裕度方面具有优势。
产业链建设与规模效应: 集中发展压水堆有助于形成成熟的产业链,降低成本。
自主化和“走出去”战略的需要: “国和一号”等自主技术是以压水堆为基础,对接国际市场。

通过集中力量发展压水堆技术,中国不仅能够稳步推进国内核电建设,保证能源供应安全,还能在国际核电市场中形成强大的竞争力。虽然沸水堆也有其独特的优势,但在当前中国的国情和发展战略下,压水堆无疑是更为明智和务实的选择。

网友意见

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我也有同样的疑惑,所以我也不能给出确切答案,只说一点想法:

1 确切的说中国有再建的沸水堆,不在大陆,在台湾,ABWR 4台;

2 有答主已经指出:船用堆基本都是压水堆,技术沿袭原因,经济条件有限,所以首先发展压水堆技术;

3 福岛事故前杭州某研究所开展过一些有关ABWR技术交流的工作,事故后没见过相关进展。

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各有各的道道,压水堆与沸水堆之争早年间就有几个回合了,但谁也说不过谁。

沸水堆,一回路系统有剧烈相变,而相变过程极为复杂,对工艺、安装等等未知要求过高,但沸水堆便宜啊。

压水堆,回路中剧烈相变与燃料元件分开,机理明确,过程可控,但价格贵啊。

我国选用压水堆不用沸水堆,我个人觉得明智,毕竟核电出事后,我国可没有倒闭重组不管前世的核电资本案例,日本可有哦

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ABWR是“通用-日立”产业联盟的技术路线,是BWR的技术发展。诸多专利和设备制造被该产业联盟把持。

中国从军工堆到民用堆的发展历程中,从没有发展过沸水堆堆型,没有相关的科研基础和设备制造经验。

对比压水堆与沸水堆,压水堆容易控制放射性包容,沸水堆热效率略高,互有优劣,但互相没有绝对优势。

因此,在更为熟悉压水堆的前提下,没有必要纯粹为了沸水堆而沸水堆。

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我个人感觉三代堆里最安全的还是欧洲的EPR,不跟你讲什么最新最安全的停机技术,就上冗余备份,而且预制石棺双层安全壳,我觉得这是一种思路突破,别的核电都在讲,我怎么怎么预防核事故,怎么怎么样能自动停机,但是人类能预测到的情况,实际上是相当有限的,他直接给你来一个,万一有我预测不到的核事故,我有个娄底的石棺在这里,大不了我报废核电站.把堆芯关里面

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ABWR国内也看了啊,90年代末国内核电看哪个国外先进堆型不是垂涎三尺,基本上三代堆的各个堆型都看过,AP600,包括EPR的两个爹N4和Konvoi,CE的System80+,ABWR。问题ABWR国产化技术继承性完全没有,最多学秦三CANDU纯买装机容量,那就没意义了(田湾的VVER实际上都是纯买容量的,为了是中俄贸易平衡、毛子的快堆和离心机),国内引进AP,虽然狗屁倒灶的猫腻不少,但是当时是准备国产化了大建的。所以后来国内更多是把ABWR作为一个经济性参照来看的。

国内的核电发展技术路线在83年“核能发展技术政策论证会”(回龙观会议)就已经确定了,百万千瓦级压水堆为主、走引进技术并逐步国产化的道路。轻重(水堆)之争,压沸(水堆)之争在70年代就吵过了,当时的国力只能选一个堆型,压水堆因为核潜艇和728工程的原因是首选。


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