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【声音】中国快堆应有一席之地(二)

来源: 中核集团微信 发布日期:2014-10-24

安全有保障

      福岛核事故后,对核电安全提出了更高的要求,对快堆的要求也不例外。作为四代堆之一,一般从工程上判断快堆安全性应在压水堆之上。从实验快堆的PSA分析看,其堆芯熔化概率为小于10-6,从俄罗斯方面看完全可以做到堆芯熔化概率为小于10-6,严重事故下大量放射性物质释放至环境的概率小于10-8,与三代核电相比其安全性更高。但需要指出的是我们经历的主要堆型都是压水堆,考虑问题的出发点也基于此,有时会走入一定误区,而实际上也正由于大型快堆运行堆年数与压水堆相比差很多,PSA的准确度也会弱一些。以下几个方面可以更进一步说明快堆固有的安全性:

      没有质能释放。由于常压下钠的沸点超过800℃,无需加压即可以保持液态对堆芯进行冷却,因此快堆对第三道安全屏障要求降低,不要求对反应堆厂房的承压能力,也不需要设置类似压水堆针对这种事故的系统,如安全壳喷淋系统和安全壳事故排放系统,对建造和运行可以省却很多压力。

      没有氢爆担心。由于其冷却剂(金属钠)的特性,冷却剂钠和燃料的不锈钢包壳之间不会产生像压水堆那样的锆水反应,也就不会产生福岛这样的氢爆,更不需设置消氢系统。

      没有事故废水。由于压力低,加上一回路全内置,压水堆最担心的LOCA事故在快堆中得以排除,加上不需要注水冷却,谈不上事故废水一说,也就不用担心现在电视里经常报道的福岛核电这样无休止的放射性废水泄漏,甚至于不得不向海水排放的行为。

      超强的耐热能力。正常运行时,压水堆冷却剂的过冷度只有40℃左右,而快堆有400℃左右,而且快堆一回路采用池式结构,存有近千吨的钠,具有相当大的热容量。同时快堆冷却剂钠的导热能力远远大于水,约为压水堆的150多倍。因此假设在短时间内堆芯失去冷却能力,快堆抗沸能力会是压水堆的几十倍,堆芯不易过热、沸腾。

      简单而长久的余热排放。现在压水堆的二次侧冷却都是在安全壳的外壳上设置水箱,利用水的重力不停地注入蒸发器二次侧,再循环冷却。因为水箱的容积总是有限的,所以它的冷却能力或冷却时间也是有限的,而快堆充分利用钠热容大的特性,不用水,而用空气的烟窗效应就能带走余热,这几乎可以保证其冷却能力可以不受任何制约。快堆事故余热导出系统如图3所示。

      真正非能动停堆系统。在三套停堆系统中,其中一套是真正意义的非能动停堆系统。控制棒利用水力效应悬浮,不管什么原因,只要在一回路冷却剂流量下降情况下(毋需测流量),依靠重力落入堆芯,将反应堆控制到次临界状态,其可靠性和响应时间的裕度都有很大提高。

      最后坚固防线。当一切控制手段失效,其内置式的堆芯捕集器还可以承担起救命的功能,一方面防止反应堆重返临界,另一方面余热也可以通过系统的自然冷却得以排除。

经济性考量

      快堆的经济性一直是个难题,各国原型快堆电站无不例外,其造价都比较高。即便自主建造,如果加上研发费用其造价也不低,具体可参考表2。

      从资料上看世界各国也有很大差异,印度的就很便宜,因为在没有形成商业开发之前,资料上的保密和统计口径上的差异一直无法避免。快堆的造价从根本上来说与压水堆比应该是有增有减,没有太多的证据可以证明造价会高很多。说快堆造价高的原因主要是三个方面:一是为了减少钠水反应的后果,比压水堆多了一个回路;二是统计口径中把研发费用部分纳入到建造中去;三是导入期非标设备多造成的成本的增加(还有功率相对压水堆会小一些)。

      但不管如何,经济上有竞争性也应是四代核电的一项基本要求,所以排除一些人为的因素,以客观科学的分析,快堆造价是压水堆的1.2~1.3倍左右。快堆的竞争性更确切来说更多来自天然铀价位较高时而不是当前。还有一个理由是,发电只是快堆的一个功能,增殖核燃料,减少长寿命核废物,保护环境的效应以及国防建设的贡献则是难以用金钱来衡量的。

      没有远虑,必有近忧。事关国家重大能源战略的决策,要充分考虑开展的时间和其滞后效应。何况从安全和经济两方面分析,快堆也不存在不可克服的障碍。因此早规划早受益,系统地考虑整个闭式燃料循环的布局,才能使方兴未艾的核能发展真正有一个坚实的基础和可持续的发展。我们相信,只要核能在发展,就应该有快堆的一席之地。(作者系福建福清核电有限公司副总经理)(完)

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