AP1000是美国西屋公司开发的一种双环路1117 MWe的第三代先进型PWR机组,它是1999年12月获得NRC设计许可证的AP600型机组设计逻辑上的延伸。AP1000尽可能保留AP600的设计,特别是高水平非能动安全系统的设计,并通过提高功率输出水平,降低发电成本。
AP1000具有以下一些设计特点:
(1)AP1000设计采用了既先进又成熟的技术,因此既具有先进性,又具有安全和可靠性,因为:
AP1000反应堆采用西屋成熟的Model 314技术,该技术已成功用于比利时Doel和美国South Texas Project等
核电厂。
采用了西屋先进的IFBA燃料组件,该组件已广泛用于西屋的PWR。
反应堆冷却剂泵采用全密封泵(屏蔽泵),该泵40多年来已有1300台以上的成功应用记录。
(2)采用非能动的安全系统,主要包括:
非能动堆芯冷却系统。该系统通过使用3个非能动水源(堆芯补水箱、安注箱和安全壳内换料水贮存箱)以及2套100%能力的非能动余热热交换器执行堆芯余热排出、安全注入和卸压功能。这一系统的设计取消了第二代PWR机组中一些系统(如应急给水系统、余热排出系统、安注系统等)上的许多泵,也使一些系统(如化容系统、设备冷却水系统、应急交流电源系统等)获得简化并部分降格为非安全相关系统。
非能动安全壳冷却系统。AP1000采用双层安全壳,内层是钢制安全壳。在事故情况下,钢制安全壳容器自身提供传热表面将热量从安全壳内导出,排入大气,以有效冷却安全壳,并使压力迅速下降。传热是通过两层安全壳间空气的自然循环,而空气的冷却则借助于靠重力从安全壳屏蔽厂房顶部水箱中流出的水的蒸发。由于该系统的设计取消了第二代PWR中的安全壳喷淋系统,原来由安全壳喷淋去除安全壳内放射性悬浮物和放射性碘的功能,在AP1000中是依靠沉淀和沉积等自然过程实现的。
主控室可滞留系统和安全壳隔离系统也通过非能动安全设计和设施实现其功能。
(3)反应堆冷却剂系统设计改进:
采用2台蒸汽发生器的双回路对称设计,该设计具有投资省、容易布置、占据空间少、运行可靠性高和便于维修等优点。
压力容器下封头无贯穿孔,因此堆芯上平面以下无大的开孔,大大减少了失水事故和堆芯裸露的概率。此外,设计使压力容器外表面在发生堆熔事故时起到排出堆芯熔融物热量的作用,以阻止熔融物熔穿压力容器。
由于采用全密封的屏蔽泵,不需要第二代PWR普遍采用的冷却剂泵轴封设计,既消除了难以避免的轴封泄漏(小失水事故),也省去了为保证轴密封所用复杂的设计和设备。
蒸汽发生器采用西屋公司标准的F型技术,运行经验表明该型蒸汽发生器具有很高的运行可靠性,传热管堵塞率低于1根/台年。
对于同等功率水平的PWR,AP1000稳压器水容量增加50%,改善了其瞬态响应的能力。
(4)采用了先进的全数字化仪控系统设计,并将多年来人因研究成果用于整个仪控和主控室设计,改善了可运行性和减少运行差错的可能性。
(5)设计改进大大简化了AP1000核电厂,减少了电厂的系统和设备。分析表明,与第二代PWR相比,阀门减少了50%,泵减少了35%,管道减少20%,加热通风和冷却设备减少20%,抗震建筑物体积减少45%,电缆减少30%。
(6)AP1000堆芯熔化概率为3×10-7/堆年,比现在的PWR电厂低2个数量级,而比URD要求也低1个多数量级。
(7)由于设计简化,对称布置,以及大量的模块化设计,预计建造周期(从浇灌第一罐混凝土到堆芯燃料装载)只需36个月。
(8)预计AP1000系列建造的第3台机组隔夜造价为1100$/kW,而发电成本在3.6美分/kW以下。