日本福岛核电站事故初步分析与AP1000核电技术
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日本核电站事故的教训与经验总结近年来,核能发电被广泛应用于全球各地,被视为一种清洁、高效且可持续的能源形式。
然而,2011年的日本福岛核电站事故带来了沉重的打击,揭示出核能发电的巨大潜在危险。
本文将从事故背景、教训及经验总结等方面进行论述。
一、事故背景2011年3月11日,日本东北地区发生了一系列规模巨大的地震和海啸。
这场灾难不仅导致数万人死亡,还严重破坏了福岛核电站的设施,引发了全球关注。
核电站内部的冷却系统失效,导致核反应堆熔毁,散发出大量辐射物质。
二、教训总结1.灾害风险评估不足福岛核电站事故暴露出日本政府和相关企业在灾害风险评估方面存在失误。
虽然日本是地震多发的国家,但他们对核电站所承受的地震和海啸风险估计不足。
下一次类似的事故,我们必须严肃对待风险评估,确保核电站的抗灾能力。
2.安全措施不完备福岛核电站事故揭示出其安全措施不完备的问题。
安全阀失效,冷却系统失灵,这些都导致了核反应堆的熔毁。
核电站运营商应该牢记核电站安全的首要原则,投入更多资源用于安全措施的改善和更新。
3.应急计划不完善灾难来临时,福岛核电站缺乏有力的应对措施。
这不仅给救援行动带来困难,还加剧了灾害事态的扩大。
应急预案必须在设计时充分考虑各种情况可能出现的影响,提前进行演练和培训,以确保时间紧迫时的迅速响应。
4.信息透明度不足福岛核电站事故发生后,政府和运营商的信息公开不及时、不透明,导致了大量谣言和恐慌的蔓延。
政府和运营商应该及时向公众通报真实的情况,增加信息透明度,以避免公众误解和恐惧的产生。
三、经验总结1.加强核安全监管通过福岛核电站事故,我们认识到核能发电所带来的风险和危害。
为了防范潜在的核事故,必须建立更加严格的核安全监管机制,确保核电站的安全运行。
2.加大科技研发投入核能技术的研发和创新是确保核电站安全运行的关键。
各国应该加大对核能技术的科研投入,寻求更加先进、清洁、安全的核能发电解决方案。
3.注重国际间合作与信息共享核能事故是全球性的问题,各国应加强合作,共享信息和经验。
日本核电站事故的原因及影响分析近年来,日本体验到了一次核电站事故的灾难性事件。
这次事故给日本国家和全球社会带来了深远的影响。
本文将对该事故的原因进行分析,并探讨它所带来的影响。
一、事故原因分析1. 设计缺陷这次事故涉及的是福岛第一核电站,该核电站设备的设计在事故发生前就存在一些缺陷。
例如,当地区域的地质条件没有充分考虑,并未采取足够的防护措施来应对可能的地震和海啸风险。
这导致了事故时核电站遭受严重损害,无法有效地控制核能释放。
2. 管理不善核电站管理层在日常运营中也存在不善之处。
他们忽视了安全措施的重要性,没有及时修复设备的故障,而是选择了延迟维护。
这种管理不善使得设备在事故发生时无法正常运作,并对事故的扩大起到了推波助澜的作用。
3. 人为失误人为因素也是这次事故的原因之一。
在核电站发生严重事故前,检测到了异常情况,但工作人员没有及时采取行动。
这种错误的判断和处理导致了事故的进一步恶化,造成了更大范围的核辐射泄漏。
二、事故影响分析1. 环境影响福岛核电站事故导致大量的核辐射泄漏,严重影响了当地的环境。
土壤、水源以及空气中的放射性物质超过了安全标准,使得当地居民遭受辐射污染的威胁。
这对当地的农业、畜牧业以及渔业造成了巨大的影响,使得当地经济陷入困境。
2. 经济影响福岛核电站事故不仅对当地的经济造成了巨大的冲击,也对整个日本国家经济产生了深远的影响。
首先,核电站的爆炸和泄漏导致了大面积的区域撤离和封锁,使得当地企业面临停产、裁员等问题。
其次,日本的核能产业也受到了严重打击,导致了对替代能源的需求增长以及能源成本的上升。
3. 社会影响核电站事故对当地和全球社会的心理健康产生了负面影响。
大量的放射性物质泄漏造成了人们的恐慌和不安,长期的辐射污染对居民的身体健康构成了潜在威胁。
此外,社会对核能的信任也受到了严重动摇,人们对核能的安全性产生了质疑。
结论日本福岛核电站事故的原因主要包括设计缺陷、管理不善和人为失误等因素。
日本福岛核电站核泄漏事故简述日本福岛核电站是目前世界上最大的核电站,发电量占日本10%左右,受3•11日本本州岛海域地震影响,福岛第一核电站损毁极为严重,大量放射性物质泄漏到外部,已造成数人伤亡,给环境造成了巨大的破坏,除我国西藏之外的所有省份都以检测到由此次事故所产生的微量放射性元素,法国法核安全局已将日本福岛核泄漏列为六级,目前事态发展虽然受到初步控制,但依旧非常严峻。
一、福岛核电站基本情况福岛核电站(Fukushima Nuclear Power Plant)位于北纬37度25分14秒,东经141度2分,地处日本福岛工业区,由福岛第一核电站(6台机组)、福岛第二核电站(4台机组)组成,共10台机组,均为沸水堆,是目前世界最大的核电站。
该核电站一直由日本东京电力公司运营,目前出现事故的主要是第一核电站的1、2、3、4号机组。
福岛第一核电站六台机组基本情况(注:“负荷因子”是指机组实际发电量占最大发电量的比率)核电站运营期间,东京电力公司故意隐瞒福岛核电站发生的多起事故,并多次对检测数据进行篡改,埋下了安全隐患,2011年受地震的影响,福岛第一核电站发生核泄漏事故。
二、福岛核电站泄漏原因◆地震抵抗能力较弱日本早起核电站设计抗震标准为6.5级,2006年提高到7.0级,本次地震9.0级超过日本核电站的最大抗震能力。
◆超役工作、设备老化2011年2月7日机组已服役40年,达到设计寿命,并出现了一系列老化迹象,事故发生后导致部分零部件(阀门)失灵。
◆建成时间早、技术落后,抗风险程度较弱福岛核电站使用的是老式单层循环沸水堆,只有一条冷却回路。
核燃料对水进行加热,水沸腾后汽化,然后蒸汽驱动汽轮机发电,蒸汽冷却后再次回复液态,再把这些水送回核燃料处进行加热。
压力容器内的温度通常大约在摄氏200多度,一旦发生故障,极易发生核泄漏。
这样结构一旦出现冷却系统故障,即使停堆,反应堆的温度也会快速升高,进而引起燃料熔化等事故发生。
AP1000核电安注箱安装技术的研究【摘要】安注箱作为ap1000核电非能动堆芯冷却系统中一个重要的设备,也是首台到施工现场安装的核安全级设备,因此在设备安装过程必须严格控制。
本文主要对安注箱安装过程进行介绍,并针对安装过程中容易出现的问题进行分析和预防,从而保证安注箱正常安装就位。
【关键词】ap1000;安注箱;安装技术0.引言继日本福岛核事故之后,核安全倍受关注,因此国内新建核电机组必须符合三代安全标准。
ap1000核电机组就是采用了符合三代安全标准的第三代压水堆技术,其最大特色是采用了“非能动安全系统”。
在紧急情况下,“非能动安全系统”利用物质的重力、惯性以及流体的对流、扩散、蒸发、冷凝等物理特性,就能及时冷却反应堆厂房并带走反应堆产生的余热,而不需要泵、交流电源、柴油机等需要外界动力驱动的系统。
这种技术可以较大幅度地简化系统,减少设备数量,提高核电站的安全性和经济性。
非能动堆芯冷却系统是安全系统中最重要的一个安全相关系统。
安注箱作为非能动堆芯冷却系统中一个重要设备,其安装质量将直接影响以后核电站在发生冷却剂丧失事件(loca)时能否正常投用及对整个堆芯冷却的效果。
1.安注箱简介ap1000核电每台机组有两个安注箱,安注箱均为碳钢并内衬不锈钢的球形水箱。
安注箱为安全c级,抗震i类设备。
安注箱大部分空间由硼水占据并由氮气加压。
因为安注箱没有保温和加热功能,安注箱内硼水的温度和安全壳内环境温度相同。
安注箱通过直接注入管线连接到压力容器上。
每个安注箱的注入管线设有一个流量调节孔板,通过现场实际调节来实现设计的流量。
在正常运行期间,安注箱通过两个串联的止回阀与反应堆冷却剂系统(rcs)隔离。
当rcs的压力降到低于安注箱压力时,止回阀打开,硼水靠气压注入rcs。
止回阀的打开是安注箱向堆芯安注所需的唯一动作。
安注箱在大loca事件时,可以向反应堆容器注入高流量的硼水,从而迅速冷却堆芯。
安注箱靠压缩氮气提供驱动压力,在电厂正常运行期间可根据要求调节压力。
日本福岛核电站事故初步分析与AP1000核电技术一、日本福岛核电站事故概述2011年3月11日下午13:46 日本仙台外海发生里氏9.0级地震。
地震时,福岛第一核电站1号、2号、3号机组处于正常运行状态,4、5、6号机组处于停堆换料大修中。
地震后,1、2、3号机组自动停堆,应急柴油机启动。
大约一小时后,由于海啸袭击,造成福岛第一核电站应急电源失效。
致使1号、2号、3号堆芯失去冷却,堆芯温度逐渐升高。
最终导致1、3、2号机组由于反应堆堆芯燃料组件发生部分破损,产生氢气而相继爆炸(氢爆)。
根据日本及IAEA 官方网站发布的信息,地震发生时,4号机组所有核燃料已在乏燃料水池,5、6号机组的核燃料在反应堆厂内,但尚未启动运行。
截止3月21日21:00,福岛实际状况如下表所示:注:表中信息来自日本原子力产业协会JAIF二、事故后果事故发生后,1、3、2号机组相继爆炸,4号机组厂房轻微破损,使得放射性物质释放到大气中去。
据新闻报道,福岛第一核电站准备退役。
此次福岛核电站事故经济损失巨大,具体损失尚待后续评估。
放射性气体释放到大气当中,3月19日在1-4号机组产值边界西门放射性剂量率为0.3131mSv/h ( 11:30),北门为0.2972mSv/h(19:00);IAEA持续监测,3月20日21:00,辐射监测仪表测量的数据显示,福岛第一核电厂西门放射性剂量率为269.5μSv/h(5:40,3月20日)、服务厂房北部数据3054.0μSv/h (15:00,3月20日);3月21日22:00,辐射监测仪表测量的数据显示西门放射性剂量率为269.5μSv/h,北门为2019.0μSv/h (15:00)。
监测发现,放射性污染使得当地牛奶、新鲜蔬菜,如菠菜、春葱等的放射性剂量已经超过日本相关部门规定的食入限值。
在事故发生初期,由于1、2、3号机组事故状态没有得到有效控制,堆芯损坏程度不断加剧,放射性物质持续排放,导致福岛核电厂附近居民的应急撤离半径逐步扩大,从开始的撤离半径3km到后来的10km,最后扩大到20km,同时要求居住在20-30km范围内的居民留守室内,避免过量的放射性物质吸入以及沉降污染。
福岛事故对AP1000核电厂厂用水系统设计的启示摘要:对AP1000中厂用水系统(Service Water System, SWS)系统的重要性和先进性进行了比较性论述,并阐述了SWS系统故障对核电厂的影响,最后针对福岛事故的教训,给出了SWS设计改进建议。
关键词:核电厂AP1000 厂用水系统(SWS) 福岛事故设计改进1 厂用水系统简介厂用水系统是一个非安全相关的系统,无论在电厂正常运行还是在事故工况,该系统都将设备冷却水(Component Cooling Water System,CCS)传输的热量带出。
2 SWS系统对AP1000核电厂安全的影响2.1 AP1000核电厂SWS系统的优越性某些建造年代较早的核电厂,设备冷却水系统(RRI)向核岛内各热交换器供水,并将其热负荷通过重要厂用水系统(Essential Service Water System SEC)传到海水中[1]。
而在AP1000核电厂中,则是CCS系统将核岛构筑物、系统和部件产生的多余热量以及冷停堆过程的衰变热首先传递至设在常规岛的换热器,然后再由SWS系统送至大海或冷却塔。
两者主要区别在于:(1)AP1000的SWS系统均为非安全相关系统,而早期核电厂的SEC则是安全相关的系统,显然前者的建造和运行成本更低。
(2)由于AP1000的非能动设计,SWS系统可以比SEC系统更加简单,只需要两台100%容量的厂用水泵即可,而SEC系统则需要4台安全相关的水泵[2]。
2.2 SWS系统故障对AP1000核电厂的运行影响在电厂功率运行期间,如果两台厂用水泵发生故障,CCS热交换器冷却功能立即受到影响。
CCS升温将导致反应堆冷却剂泵(RCP)定子温度报警,如果SWS没有及时恢复,则四台反应堆冷却剂泵停止运行,反应堆事故停堆保护。
在这种情况下,衰变热通过反应堆冷却剂系统自然循环排出堆芯。
可见SWS对核电厂的正常运行有着重要影响。
编者按:2011年3月11日在日本东北近海发生里氏9.0级强烈地震和海啸,福岛第一核电站遭受严重损坏,大量放射性物质泄漏到外部。
根据国际原子能机构《国际核事件和放射事件分级表(INES)》的规定,福岛第一核电站事故定级为最严重的7级。
灾情至今尚未得到有效控制,给日本国人民造成了重大灾难,给周边地区人民的生命安全带来一定威胁,并引起社会公众的普遍担忧。
当前,按照“在确保安全的基础上高效发展核电”的方针,我国三代核电自主化工作正在稳步推进。
AP1000核电技术具有充分的安全保障,在设计方面为实现总的安全目标采取了周密有效的措施。
为了增进对AP1000核电技术安全性的认识,我们编写了这本小册子,从技术的角度,以问答的形式,对普遍关心的问题进行解答,希望为大家提供一定的帮助。
1.AP1000核电厂能抵御多大的地震?地震是一种自然现象,描述一次地震大小的指标是震级,震级反映了地震在震源释放的能量;描述一次地震对某一地面和各种建筑物影响强弱的指标是地震烈度。
核电厂在设计时,定义了安全停堆地震SSE,这种地震会引起地面的最大震动。
在安全停堆地震条件下,要求核电厂的安全相关系统仍保持其功能能力。
地面水平加速度峰值是描述安全停堆地震动水平的设计输入参数。
我国核安全法规规定核电厂设计输入的地面水平加速度峰值不得小于0.15g(其中g为重力加速度,约合9.8米/秒2)。
目前我国二代加核电设计选择的地面水平加速度峰值为0.2g。
AP1000核电厂设计选择的地面水平加速度峰值为0.3g。
按照美国核管会SECY-93-087的要求对AP1000进行地震裕度分析(Seismic Margin Aanalysis,SMA),即基于PSA考虑所有能够导致堆芯损坏或安全壳失效的事故序列,并论证在地面水平加速度大于或等于安全停堆地震设计基准 1.67倍的条件下是否仍然能够具有较高置信度的低失效概率。
结果表明,在地面水平加速度为0.5g的地震动水平下,AP1000的设计特性能够保证核电厂仍有良好的表现——在地震导致丧失厂外电和厂内电源时,控制棒会因重力插入使反应堆停堆;非能动余热排出系统功能可用;堆芯补水箱可实现向堆芯注入。
核辐射事故案例分析与经验总结近年来,核辐射事故频发,给人们的生活和环境带来了巨大的威胁。
这些事故不仅对当地居民的生命健康造成了严重影响,也对全球的生态环境产生了深远的影响。
在这篇文章中,我们将对一些核辐射事故案例进行分析,并总结出一些应对核辐射事故的经验。
一、福岛核事故福岛核事故是近年来最严重的核辐射事故之一。
2011年3月11日,日本发生了9.0级地震和海啸,导致福岛核电站发生了严重的泄漏事故。
该事故造成了大量的核辐射释放,给周边地区造成了巨大的破坏。
经过对福岛核事故的分析,我们得出了以下经验总结:首先,事故应急预案的重要性不可忽视。
福岛核事故发生后,日本政府和核电站方面的应急预案出现了严重的缺陷。
没有及时、有效地组织人员疏散和核辐射监测,导致了事故的扩大和后续的灾难。
因此,各国政府和核电站应加强事故应急预案的制定和实施,提高应对核辐射事故的能力。
其次,核电站的设计和建设需要更加严谨。
福岛核电站的设计并没有考虑到可能发生的大规模地震和海啸,这导致了事故的发生。
因此,在核电站的设计和建设过程中,应充分考虑周边环境的特点,采取相应的防护措施,确保核电站的安全性。
二、切尔诺贝利核事故切尔诺贝利核事故是历史上最严重的核辐射事故之一。
1986年4月26日,苏联乌克兰切尔诺贝利核电站的第四号反应堆发生了爆炸,释放了大量的核辐射物质。
这次事故造成了数千人的死亡和数十万人的疏散。
对切尔诺贝利核事故的分析为我们提供了以下经验教训:首先,核事故的信息公开和透明对于保护公众安全至关重要。
切尔诺贝利核事故发生后,苏联政府并没有及时向公众通报事故的严重性,导致了更多的人暴露在核辐射中。
因此,在核事故发生后,政府应及时向公众提供准确、全面的信息,避免造成恐慌和不必要的伤害。
其次,核事故的清理和修复工作需要长期的持续性。
切尔诺贝利核事故发生后,苏联政府花费了数年时间进行清理和修复工作。
然而,核辐射的影响是长期的,需要持续的监测和治理。
福岛核事故原因分析作者:苏秀彬日本是一个资源极度贫乏的国家,据统计,日本全国有18座核电站,总共60座核反应堆,大都是属于沸水反应堆。
由于沸水反应堆发电量高,没有二回路循环系统,相比压水反应堆,输出功率大,造价性对低廉,一直受到日本核电工业的青睐,日本新设计的第四代反应堆也是采用沸水反应堆。
福岛核电站位于北纬37度25分14秒,东经141度2分,地处日本福岛工业区。
它是目前世界最大的核电站,由福岛一站、福岛二站组成,共10台机组(一站6台,二站4台),均为沸水堆,受日本大地震和海啸影响,福岛第一核电站受损极为严重,其中1号-4号机组损毁最为严重。
目前,福岛第一核电站事故等级为最高级7级。
日本福岛第一核电站沸水堆又叫轻水堆,由压力容器及其中间的燃料元件、十字形控制棒和汽水分离器等组成。
沸水堆核电站工作流程是:冷却剂(水)从堆芯下部流进,在沿堆芯上升的过程中,从燃料棒那里得到了热量,使冷却剂变成了蒸汽和水的混合物,经过汽水分离器和蒸汽干燥器,将分离出的蒸汽来推动汽轮发电机组发电。
福岛第一核电站结构设计图通常,为了安全起见,反应堆冷却系统有三种供电方式。
分别为电网供电,柴油机供电和汽轮机发电供给。
大地震摧毁了核电站的外部电力供应,循环冷却系统在没有电力供应的情况下停止运转,此时核电站紧急启动了柴油发电机组,来维持循环冷却系统的运行,但不幸的是海啸来了,海水灌入摧毁了发电机组。
发电机组损坏之后,核电站启动了备用电池,这种备用电池大概能维持循环冷却系统8小时运行所需要的电力。
在这8个小时内,需要找到另外一种供电措施。
通过卡车运来了移动式柴油发电机,更不幸的事情发生了,运过来的柴油发电机竟然因为接口不兼容无法连接,8小时过后循环冷却系统停止运转。
我们知道:福岛第一核电站一号但是停堆之后,反应堆中的放射性物质仍然有少量在继续衰变,放出衰变能。
这个能量大约占反应堆总输出功率的1%左右。
那么这样计算来看,停堆之后反应堆仍然有4.6万千瓦的输出,但是输出功率只占反应堆总功率的33%左右,也就是说实质上,停堆之后的福岛一号反应堆中总放射性衰变能在13.8.万千瓦左右。
日本福岛核电站事故初步分析与AP1000核电技术一、日本福岛核电站事故概述2011年3月11日下午13:46 日本仙台外海发生里氏9.0级地震。
地震时,福岛第一核电站1号、2号、3号机组处于正常运行状态,4、5、6号机组处于停堆换料大修中。
地震后,1、2、3号机组自动停堆,应急柴油机启动。
大约一小时后,由于海啸袭击,造成福岛第一核电站应急电源失效。
致使1号、2号、3号堆芯失去冷却,堆芯温度逐渐升高。
最终导致1、3、2号机组由于反应堆堆芯燃料组件发生部分破损,产生氢气而相继爆炸(氢爆)。
根据日本及IAEA官方网站发布的信息,地震发生时,4号机组所有核燃料已在乏燃料水池,5、6号机组的核燃料在反应堆厂内,但尚未启动运行。
截止3月21日21:00,福岛实际状况如下表所示:注:表中信息来自日本原子力产业协会JAIF二、事故后果事故发生后,1、3、2号机组相继爆炸,4号机组厂房轻微破损,使得放射性物质释放到大气中去。
据新闻报道,福岛第一核电站准备退役。
此次福岛核电站事故经济损失巨大,具体损失尚待后续评估。
放射性气体释放到大气当中,3月19日在1-4号机组产值边界西门放射性剂量率为0.3131mSv/h ( 11:30),北门为0.2972mSv/h(19:00);IAEA持续监测,3月20日21:00,辐射监测仪表测量的数据显示,福岛第一核电厂西门放射性剂量率为269.5μSv/h(5:40,3月20日)、服务厂房北部数据3054.0μSv/h(15:00,3月20日);3月21日 22:00,辐射监测仪表测量的数据显示西门放射性剂量率为269.5μSv/h,北门为2019.0μSv/h(15:00)。
监测发现,放射性污染使得当地牛奶、新鲜蔬菜,如菠菜、春葱等的放射性剂量已经超过日本相关部门规定的食入限值。
在事故发生初期,由于1、2、3号机组事故状态没有得到有效控制,堆芯损坏程度不断加剧,放射性物质持续排放,导致福岛核电厂附近居民的应急撤离半径逐步扩大,从开始的撤离半径3km到后来的10km,最后扩大到20km,同时要求居住在20-30km范围内的居民留守室内,避免过量的放射性物质吸入以及沉降污染。
在事故发生后,东京电力公司一直努力采取各种补救措施,以抑制堆芯的劣化,并减少放射性物质的排放。
诸如系统排放泄压、调用外部应急电源、注入冷却水以及恢复外部供电等等。
虽然目前核电站电力已经基本恢复,但1、2、3、4号机组通过外部注水,堆芯的劣化趋势已得到缓解。
但是环境放射性水平监测证实福岛第一核电厂存在大量的放射性泄漏,环境放射性指标持续升高,尤其是邻近海域测出大量放射性核素。
三、事故产生的主要原因及初步分析此次强烈地震对福岛核电站所造成的事故后果,主要取决于以下两个方面的因素:一是地震对核电站的影响,地震发生后日本福岛第一核电站1、2、3号机组实现了自动停堆,且核电站的专用安全设施(如反应堆堆芯应急冷却系统等)也成功地投入了运行,根据日本官方和国际原子能机构现已发布的数据和对这次事故的初步描述来判断,如果此次地震不伴随海啸的发生,福岛1号机组可以按照正常的事故处置系列措施(先期自动、而后期人工干预)而正常冷却到稳定状态。
因此,单就地震而言,说明福岛核电站承受住了这次强烈地震(超过原设计基准)的冲击。
二是地震伴生的海啸影响,伴生海啸袭击核电站造成福岛核电站(外部)水淹,致使核电站应急电源等失效。
进而导致堆芯失去冷却能力,堆芯余(衰变)热不能被带出。
正是由于堆芯冷却能力的丧失,使得堆芯温度和压力不断升高,最终引起燃料包壳中金属锆与水在高温下发生锆水反应,产生大量氢气。
氢气在反应堆厂房中不断积累,使其浓度持续增加达到燃爆比例,与氧气发生化学反应而导致爆炸,致使1号和3号机反应堆厂房损坏、2号机反应堆轻微损坏。
4号机组的燃料存储在乏燃料水池,亦经历了与1号、2号和3号机中堆内堆芯组件大致相同的事件过程,反应堆厂房部分损坏。
四、福岛第一沸水堆(BWR)核电厂与AP1000的技术差别1.设计的历史阶段不同福岛第一核电厂是上个世纪六十年代设计,七十年代初投入运行的早期沸水堆型核电厂,其设计和安全标准满足当时的要求。
AP1000型的核电厂应用的是第三代核电技术,采用的是二十世纪的最新设计。
第三代核电技术AP1000充分吸取了美国三哩岛和前苏联切尔诺贝利核电站的事故教训,借鉴了几十年来世界核电厂运行的经验反馈以及大量的研究成果,其设计优点不言而喻。
2.堆型上的差异福岛沸水堆核电站属于两回路设计,通过反应堆堆芯的一回路冷却剂直接变成蒸汽,驱动汽轮机发电。
包容带有放射性冷却剂的一回路与最终热阱只有一道屏障。
同时,两回路设计使得一回路放射性的冷却剂与外部环境也只有一道屏障。
AP1000属于传统的三回路设计,主冷却剂回路与二次侧蒸汽回路是相互独立的,从放射性物质的包容角度来看,相比沸水堆型核电厂多了一重屏障。
在事故工况下,放射性释放到环境中的可能性相对更小。
AP1000堆型示意图:沸水堆示意图:3.最后屏障—安全壳设计上的差异福岛核电厂安全壳为双层安全壳,内层安全壳为钢安全壳,外层为非预应力钢筋混凝土安全壳,钢制安全壳的内部总容积仅数千立方米,事故情况下,一旦反应堆内释放出高温高压介质时,其升温升压进程会较快,短时间内即可能达到其设计的承压极限,导致安全壳内放射性物质向环境释放的可能性加大,由此可以看出,其在事故期间对放射性物质的包容性相对较弱。
而非预应力钢筋混凝土结构的外层安全壳,承载能力相对较差,与先进压水堆的钢筋预应力混凝土安全壳相比,在事故情况下,其失效风险相对较高。
AP1000核电厂安全壳采用了当今最先进的双层安全壳,内层为金属安全壳,外层为预应力钢筋混凝土安全壳,内层金属安全壳的内部总容积达7万立方米,由于其内容大,在事故情况下,当反应堆内释放出高温高压介质时,其升温升压进程较慢,达到其设计承载限值的时间相对较长,因此,在事故期间,安全壳内放射性物质向环境释放的可能性相对较小,对放射性物质的包容性较强。
而作为预应力钢筋混凝土的外层安全壳,其承载能力相对较强,事故情况下,其失效风险较低。
4.安全设计上的主要差异(部分)对外部电源的依赖性福岛沸水堆在丧失全部交流电后,不得不依靠堆芯隔离冷却系统(RCICS)来实现堆芯冷却和堆芯注水该系统由蒸汽驱动。
这个系统最重要的动力源是需要蒸汽驱动汽轮机,带动一个水泵。
蒸汽在堆芯产生,经过顶部的汽水分离器,进入主蒸汽管线,然后驱动这个汽轮机,带动水泵,把上方的冷凝水箱的水,注入到堆芯中,以此达到堆芯冷却的目的。
AP1000主要采取非能动的设计理念,在事故情况下,堆芯余热的排除不依赖于外部电源实现,而是靠重力补水及最终建立堆内自然循环来实现堆内余热的排除。
事故情况下,安全壳的降温降压措施也是靠非能动手段来实现的。
安全壳顶部设置的贮存水箱的水,依靠重力沿安全壳外部向下流动,在外壁形成水膜,从而达到降低安全壳内部温度压力的目的。
●消氢装置的设置作为60年代的标准设计,福岛核电厂针对严重事故工况下反应堆可能释放出的氢气,未安装相应的氢气浓度探测装置和消氢装置。
因此,在本次事故进程中,造成1、2、3号机组最终因为氢气浓度不断增加而发生氢爆,破坏了包容放射性物质的最后一道屏障。
而作为第三代核电技术的AP1000核电厂,设置了较为完善的可燃气体控制系统,设置了氢气浓度监测设备并安装了多台应对严重事故下氢气风险的非能动氢气复合器和点火器,从设计上消除了严重事故下氢燃、氢爆的风险。
●极端事故情况下堆芯熔融物的滞留AP1000核电厂为防止堆芯熔融物熔穿压力容器,采用了将堆芯熔融物滞留在压力容器内的设计(IVR),在堆芯熔化状态通过反应堆压力容器外部充水冷却,保持压力容器不被熔穿,从而实现将堆芯熔融物滞留在压力容器内的目的。
压力容器不被熔穿,还可以避免堆芯熔融物和混凝土底板发生反应,进而产生大量的氢气。
福岛核电厂没有这样的设计。
但从目前官方公布的数据和监测结果进行分析,没有迹象表明发生了反应堆压力容器熔穿事故。
五、厂址条件的主要差异日本列岛靠近太平洋板块和菲律宾板块(亚欧板块)的交界地带,东海岸面向深海的太平洋,属地震频发区以及海啸高发区。
由于地处环太平洋地震带上,发生高强度地震的频次相对较高,伴生海啸发生的几率更大。
一般来讲,发生海啸主要有三个条件:第一取决于海水深度,海水越深,海啸越大;第二取决于地震强度和震源深度,震源越浅,海啸越大;第三是地形地貌状况,海岸越开阔,海啸越大。
我国沿海一般深度较浅,海区没有火山且很少发生强烈地震,所以我国沿海一般不会由于强烈地震而引发类似日本这次发生的海啸。
另外,假如在太平洋发生强烈地震并伴生海啸,由于日本列岛的阻挡和衰减作用,对黄海、渤海沿岸的影响甚小,对东海的影响也不大。
在我国,只有台湾岛的东岸是受太平洋海啸影响较大的区域。
因此目前我国大陆沿海运行、在建核电站厂厂址基本不会因海啸造成大的危害。
六,中国AP1000沿海核电厂会不会发生类似事故?1)中国大陆地区自有记录以来未发生过9级地震,中国的核电厂在选择厂址时,充分考虑了地震的影响,均远离地震断裂带且都位于整体基岩上。
资料表明:山东海阳最大潜在地震震级为6级。
2)福岛核电站发生核泄漏事故的主要原因是,遭受地震1小时后海啸来袭,使应急电源丧失,堆芯得不到及时冷却。
主要的影响因素不是地震,而是海啸。
3)我国沿海绝大多数是由台风、风暴引起的“风暴潮”,而罕有海啸记录。
如1888年渤海7.5级地震,1932年黄海7级地震,都没有查到海啸记载。
1984年南黄海6.2级和1996年长江口6.1级地震亦未发生海啸。
远海海啸由于日本列岛、黄、渤海海域以及中国宽阔的大陆架的消能作用,大大减弱了日本列岛外侧海啸对我国沿海的影响。
因此山东海阳厂址附近沿岸及近海海域基本不存在发生较大海啸的机理。
4)退一步来说,假使我国沿海不幸发生了这种特大浅源地震及伴生海啸事件,针对AP1000压水堆先进设计理念,事故后对堆芯的冷却以及对安全壳大气的冷却等等完全可以在短时间内不依赖于外部电源以及人为干预而自行完成。
从而保证三道屏障的完整性,进而避免放射性物质向环境的释放。
最终保证厂区、工作人员以及公众的安全。