¿Qué es la tecnología de reactores nucleares de cuarta generación?

Tendencias de desarrollo de la tecnología de energía nuclear mundial

Wen Hongjun

(Corporación Nuclear Nacional de China, Beijing 100822)

Comisión de Planificación Estatal El "Plan Especial para el Desarrollo Energético del Décimo Plan Quinquenal para el Desarrollo Económico y Social Nacional" proponía que, al mismo tiempo que logramos la localización de la energía nuclear, apoyaremos activamente el desarrollo independiente por parte de mi país de una nueva generación de centrales nucleares, sentando las bases base para el desarrollo de la energía nuclear en el "XI Plan Quinquenal" y más allá. El "Décimo Plan Quinquenal de Ciencia, Tecnología, Industria y Conversión Militar de la Defensa Nacional" formulado por la Comisión de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional propone: "Fortalecer la investigación y el desarrollo de la energía nuclear nacional, y al mismo tiempo Llevar a cabo la investigación y el desarrollo de tecnologías clave para centrales nucleares avanzadas con reactores de agua a presión".

De acuerdo con los requisitos de planificación de la Comisión Estatal de Planificación y la Comisión de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional, es necesario realizar investigaciones sobre tecnologías clave para reactores avanzados de agua a presión y energía nuclear de nueva generación. plantas (es decir, el modelo de segundo paso del desarrollo de la energía nuclear de China y unidades avanzadas que cumplan con los requisitos de los usuarios) I+D. Para guiar y promover correctamente este trabajo, es necesario hacer análisis y juicios correctos sobre el desarrollo de la energía nuclear en el mundo y la tendencia de desarrollo de la tecnología de la energía nuclear sobre la base de la investigación y la investigación. Con este fin, el autor realizó este trabajo y realizó un análisis preliminar para referencia de expertos y líderes relevantes.

1 Reseña histórica

1.1 Verificación de la tecnología de generación de energía nuclear

En las décadas de 1950 y 1960, la tecnología nuclear desarrollada con fines militares durante la Segunda Guerra Mundial pasó al desarrollo civil de la energía nuclear muestra un futuro brillante. Algunos países pioneros en el desarrollo de la energía nuclear, como los Estados Unidos, el Reino Unido, Francia, la ex Unión Soviética, Canadá, Suecia y otros países, han desarrollado de forma independiente la energía nuclear civil. El desarrollo de la tecnología nuclear en el mundo ha pasado del uso militar al uso civil. En el proceso de desarrollo de la energía nuclear civil, la viabilidad de la seguridad de la tecnología de ingeniería generalmente se verifica mediante la construcción y operación de reactores experimentales, y la viabilidad económica se verifica mediante la construcción de reactores de demostración, y luego se transfiere a la construcción estándar, finalizada y por lotes. .

En junio de 1942, el primer reactor del mundo construido en la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, demostró la viabilidad científica de lograr una reacción en cadena de fisión nuclear controlable. Durante y después de la Segunda Guerra Mundial, los Estados Unidos, la ex Unión Soviética, el Reino Unido, Francia y otros países construyeron sucesivamente varios reactores de producción de plutonio para armas nucleares y reactores de potencia para submarinos nucleares, y construyeron varios reactores experimentales. y reactores experimentales para apoyar la construcción de estos reactores. Así, se han dominado el rendimiento básico, las características y las tecnologías clave de varios reactores.

A principios de la década de 1950, la tecnología nuclear militar existente se utilizó para construir reactores para la generación de energía, y la etapa de construcción de reactores experimentales pasó a la etapa de verificación y demostración. Basado en la tecnología de reactores de energía submarinos, Estados Unidos construyó la planta de energía nuclear con reactor de agua a presión del puerto de embarque en junio de 5438+0957 y la planta de energía nuclear con reactor de agua en ebullición Dresden-1 en julio de 1960, abriendo un nuevo camino para el desarrollo de la luz. Centrales nucleares con reactores de agua. En junio de 1956+00, el Reino Unido construyó Calder Hall, una central nuclear con reactor refrigerado por gas de grafito para generación de energía. La antigua Unión Soviética construyó la central nuclear con reactor de grafito y tubo de presión refrigerado por agua APS-1 en Obninsk en 1954. La central nuclear Candu de uranio natural NPD se construyó en 1962. Se ha llevado a cabo una extensa investigación científica en torno a la construcción de estas centrales nucleares, que ha resuelto una serie de problemas técnicos y de ingeniería en la construcción de centrales nucleares, ha demostrado que las centrales nucleares pueden funcionar de forma segura, económica y estable, y ha logrado la verificación. de viabilidad de ingeniería y viabilidad económica, proporcionando una base para la energía nuclear. Se sentaron las bases para el desarrollo comercial a gran escala en los años 1970 y 1980.

1.2 Desarrollo de la normalización y serialización durante el período de gran desarrollo de la energía nuclear

De los años 1960 a los años 1970, se ha verificado la seguridad y la economía de la energía nuclear en comparación con la energía convencional. generación, Las ventajas del sistema son claramente evidentes. Este fue también un período de rápido desarrollo económico en varios países del mundo, y la demanda de electricidad se duplicó en diez años, proporcionando un amplio mercado para el desarrollo de la energía nuclear. La energía nuclear ha logrado rápidamente la estandarización y la construcción y desarrollo por lotes.

Durante el período de gran desarrollo de la energía nuclear, también hubo una competencia feroz. Algunos de ellos tienen dificultades para competir con otros modelos debido a sus características inherentes (como los reactores de agua pesada refrigerados por gas, los reactores de agua pesada generados por vapor, etc.). ). Se mejoran continuamente modelos con margen de desarrollo para mejorar la seguridad y la economía, como los BWR1 y BWR2 de General Electric Company en Estados Unidos, formando una serie de desarrollos. Westinghouse 212, 312, 412, 314, 414, etc.

En las décadas de 1970 y 1980, se formaron una serie de modelos en el desarrollo de la energía nuclear internacional:

(1) Unidades de energía nuclear con reactores de agua a presión, incluido el reactor de agua a presión de Westinghouse y Combustion Engineering Company Reactores de agua a presión y reactores de agua a presión Babcock Wilcock (B&W), reactores de agua a presión rusos WWER (VVER), reactores de agua a presión franceses Framatome, reactores de agua a presión alemanes Siemens, reactores de agua a presión japoneses Mitsubishi Los reactores de agua a presión de la empresa se formaron después la introducción de la tecnología de reactores de agua a presión Westinghouse de Estados Unidos.

(2) Unidades de reactores de agua en ebullición, reactores de agua en ebullición de General Electric Company de Estados Unidos, reactores de agua en ebullición de Arcia Atomic Energy Company de Suecia y reactores de agua en ebullición de Toshiba e Hitachi de Japón que introdujeron Tecnología de reactores de agua en ebullición de Estados Unidos.

(3) Reactor de agua pesada con tubos de presión de uranio natural desarrollado independientemente por AECL.

(4) La central eléctrica con reactor de grafito refrigerado por agua desarrollada por la antigua Unión Soviética basada en la tecnología de reactor de grafito refrigerado por agua.

(5) Los reactores refrigerados por gas de grafito de las series de energía nuclear GRG y AGR se desarrollaron en el Reino Unido.

Entre las series de energía nuclear mencionadas anteriormente, el accidente nuclear de Three Mile Island ocurrió en el reactor de agua a presión de la Compañía B&W y el accidente nuclear de Chernobyl ocurrió en el reactor de grafito refrigerado por agua de la Unión Soviética. quedaron expuestos y se detuvo la producción de estos dos modelos. Debido a sus características inherentes, el reactor refrigerado por gas de grafito tiene una gran demanda de uranio natural y una gran cantidad de construcción in situ, lo que hace que su competitividad económica sea pobre. No ha abierto el mercado internacional y se limita a la construcción en. el Reino Unido. Se puede observar que la seguridad y la competitividad económica determinadas por las características inherentes de la aeronave son la clave para su desarrollo sostenible. Garantizar la seguridad y mejorar la competitividad económica son la dirección y el motor del desarrollo de la tecnología de la energía nuclear.

1.3 Desarrollar un modelo de energía nuclear con reactor de agua ligera avanzado, más seguro y económico

Dos grandes desastres ocurrieron en Lisandao y Chernobyl en las décadas de 1970 y 1980. Accidentes nucleares, especialmente el desastroso accidente nuclear de Chernobyl. accidente, han provocado fuertes reacciones y han convertido la aceptación pública de la energía nuclear en un obstáculo importante para el desarrollo de la energía nuclear en el mundo. Para resolver el problema de la aceptación pública de la energía nuclear, en la década de 1990, la industria de la energía nuclear mundial se concentró en estándares de seguridad, procedimientos de aprobación, mejoras de modelos, etc., compiló documentos de demanda de los usuarios y desarrolló agua ligera avanzada más segura y económica. tecnología de energía nuclear de reactores.

(1) Desarrollar un "Documento de requisitos del usuario"

Desde 1983, con el apoyo de la NRC, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de EE. UU. (EPRI) ha trabajado duro durante muchos años para desarrollar un documento que pueda suministrarse Es un documento básico para el diseño de centrales nucleares que es aceptado por desarrolladores, inversores, propietarios, autoridades reguladoras de seguridad nuclear, usuarios y el público y puede mejorar la seguridad y la economía, es decir, el Documento de Requisitos del Usuario. (URD) ​​adecuado para el diseño de centrales nucleares con reactores de agua ligera de próxima generación. Posteriormente, los países europeos * * * desarrollaron un documento similar "Documento europeo de requisitos del usuario (EUR)".

Principales indicadores de desempeño de URD:

Principios de diseño: simple, resistente, sin necesidad de pilotes prototipo;

Margen de seguridad térmica del combustible: ≥15%;< / p>

Probabilidad de fusión del núcleo:

Probabilidad de liberación de grandes cantidades de material radiactivo:

Accidente por pérdida de agua: ruptura de menos de 6 pulgadas, el combustible no está dañado;

Vida útil: 60 años;

Ciclo de reabastecimiento de combustible: 18~24 meses;

Disponibilidad de la unidad: ≥87%;

Radiación del personal Dosificación:

Período de construcción (desde el vertido del primer tanque de concreto hasta la operación comercial): 54 meses para la unidad de 1300 MW y 42 meses para la unidad de 600 MW.

(2) Desarrollar modelos más seguros y económicos.

Según los requisitos de URD, Europa, etc. , los proveedores de energía nuclear del mundo están llevando a cabo mejoras e investigaciones innovadoras sobre la base de sus propios modelos producidos en serie.

La American Westinghouse Company desarrolló el diseño de la unidad de energía nuclear AP-600 y recibió la aprobación de diseño final (FDA) de la Comisión Reguladora Nuclear (FDA) de Estados Unidos en 1988, que incluía sistemas de seguridad pasiva y un diseño simplificado. . Además, APWR-1000 y APWR-1300 se desarrollaron en cooperación con Mitsubishi Corporation de Japón, pero aún no han recibido la aprobación de diseño final de la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU.

Basándose en su maduro sistema 80, la empresa estadounidense a b-CE ha desarrollado un sistema mejorado 8. En 1984, se obtuvo la aprobación final del diseño de la NRC. En 1997, se completaron todos los procedimientos legales y se obtuvo la licencia de diseño de la NRC. Se caracteriza por un sistema de transferencia de calor de doble circuito.

Basándose en una tecnología madura de reactor de agua en ebullición, GE Corporation de Estados Unidos desarrolló el Reactor Avanzado de Agua en Ebullición (ABWR) y obtuvo la aprobación de diseño final de la Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos en 1994. Pasó todos los procedimientos legales. y obtuvo el Sistema de Energía Nuclear de EE. UU. en 1997. Permiso de diseño del Comité de Gestión. Ambos juegos están fabricados en Japón y funcionan muy bien. El "Nuclear IV" que se construye en la provincia china de Taiwán es este tipo de avión.

La francesa Framatome y la alemana Siemens desarrollaron conjuntamente la unidad de energía nuclear avanzada de Europa, el Reactor Europeo de Agua Presurizada (EPR).

Sobre la base del WWER-1000, Rusia ha desarrollado dos diseños, AES-91 y AES-92, que se aproximan al URD estadounidense. AES-92 emplea varios sistemas de seguridad pasiva.

(3) Concepto de desarrollo de aeronaves

Las ideas básicas de investigación y desarrollo anteriores se pueden dividir a grandes rasgos en tres categorías: mejoradas, innovadoras y revolucionarias:

En el diseño original, la mejora consiste en aumentar el margen de seguridad y agregar medidas de seguridad para hacer frente a accidentes graves aumentando la capacidad de una sola máquina y utilizando economías de escala para compensar la disminución económica causada por la mejora de la seguridad. , mejorando así la economía.

La característica innovadora es el uso de seguridad pasiva basada en leyes naturales (gravedad, circulación natural, etc.). ) Sobre la base de tecnología madura, simplificar el sistema y reducir el equipo no solo mejora la seguridad sino también la economía.

El tipo revolucionario introduce el concepto de seguridad intrínseca en el diseño para eliminar fundamentalmente la posibilidad de accidentes.

Varios modelos desarrollados según ideas de diseño revolucionarias se han enfrentado a importantes desafíos técnicos y aún les queda un largo camino por recorrer. El representante de la unidad innovadora es AP-600. Como los sistemas de seguridad pasiva son difíciles de adoptar, maduran más tarde que los mejorados. La investigación y el desarrollo de unidades mejoradas es relativamente simple, como el sistema 8, ABWR, EPR, etc. , estos están maduros y ABWR ha establecido y operado con éxito dos unidades.

2 Las últimas tendencias en el desarrollo de la tecnología de energía nuclear

2.1 Tendencias en el reciclaje de energía nuclear

(1) El gobierno de Estados Unidos ha promulgado nuevas políticas energéticas para revitalizar la energía nuclear. El 1 de mayo de 2017, el presidente estadounidense Bush promulgó una nueva política de energía nuclear estadounidense, afirmando que “debemos desarrollar energía nuclear limpia con recursos ilimitados”. La política energética afirma que "la expansión de la energía nuclear es una parte importante de la política energética nacional" y propone algunas políticas específicas para promover la recuperación y el desarrollo de la energía nuclear. La Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos debe considerar la seguridad y la protección ambiental como las condiciones más importantes en el proceso de aprobación de solicitudes de licencia para nuevos reactores avanzados. La NRC debe presionar a las empresas de energía nuclear para que mejoren la seguridad de las centrales nucleares activas y aumenten la generación de energía. La NRC está obligada a volver a otorgar licencias para operar plantas de energía nuclear que cumplan o superen los estándares de seguridad. Se propone desarrollar la próxima generación de tecnología nuclear y un ciclo avanzado del combustible nuclear, revisar la investigación sobre los métodos de procesamiento del combustible nuclear para que haya menos desechos nucleares y no se fomente una fuerte capacidad de no proliferación nuclear; es necesario desarrollar tecnologías de manejo y eliminación de combustible limpias, eficientes, con menos desperdicio y sin proliferación. En la Conferencia sobre Energía Nuclear celebrada en mayo de 2001, la industria nuclear estadounidense propuso un objetivo hipotético de aumentar la capacidad instalada de energía nuclear en 50 millones de kilovatios para 2020. A principios de agosto de 2001, la Cámara de Representantes de Estados Unidos aprobó el proyecto de ley "Asegurar el futuro energético de Estados Unidos", que apoya la construcción de nuevas unidades de energía nuclear en emplazamientos de centrales nucleares existentes, aumenta los gastos nacionales en investigación sobre energía nuclear y aumenta la educación y la investigación universitarias. Gastos en ciencia nuclear e ingeniería nuclear.

(2)2006 54 38+0 654 38+0 A finales de año, Nick Mathurin, viceministro del Ministerio de Energía Atómica de Rusia, afirmó: “Europa en Rusia pronto se enfrentará a una potencia crisis de escasez. La única solución del gobierno es construir nuevos reactores nucleares. "Para evitar posibles crisis energéticas, Rusia planea construir 40 reactores nucleares para 2020".

(3) Para cumplir con el compromiso del gobierno japonés de reducir. Compromiso de emisiones de CO2, el Ministerio de Recursos y Energía de Japón propuso que Japón construyera 13 nuevas centrales nucleares (aproximadamente 16,94 millones de kilovatios) entre 2001 y 2010. Entre ellos, hay 10 reactores de agua en ebullición (alrededor de 129.500 kilovatios, 8 ABWR y 2 reactores de agua en ebullición) y 3 reactores de agua a presión (alrededor de 3,99 millones de kilovatios, 2 APWR y 1 reactor de agua a presión). Desde 2011 está previsto construir 7 centrales nucleares con una superficie de 8,48 millones de kilovatios, incluidos 5 ABWR y 2 reactores de agua en ebullición.

2.2 Propuesta del concepto de tecnología de energía nuclear de cuarta generación

El concepto de tecnología de energía nuclear de cuarta generación fue propuesto por primera vez por el Departamento de Energía de la administración Clinton en junio de 1999 y ha Recibió apoyo de algunos países.

(1) Concepto de tecnología de energía nuclear de cuarta generación

Las centrales nucleares probadas construidas en las décadas de 1950 y 1960 se denominan de primera generación. Las centrales nucleares que fueron estandarizadas, serializadas y construidas en lotes en las décadas de 1970 y 1980 se denominan segunda generación. La tercera generación se refiere a los reactores avanzados de agua ligera desarrollados en la década de 1990. La tecnología de energía nuclear de cuarta generación se refiere a la tecnología de energía nuclear que debe desarrollarse y sus características principales son la prevención de la proliferación nuclear, una mejor economía, una alta seguridad y una menor generación de desechos.

(2) El propósito de desarrollar tecnología de energía nuclear de cuarta generación.

Lo que el gobierno de Estados Unidos no está satisfecho con la tecnología de energía nuclear de tercera generación desarrollada por la industria de la energía nuclear es que no tiene en cuenta los requisitos para prevenir la proliferación nuclear y la economía no es ideal. Para reforzar los requisitos para prevenir la proliferación nuclear y mejorar aún más la eficiencia económica, está previsto desarrollar centrales nucleares de cuarta generación.

(3) Requisitos de rendimiento para la tecnología de energía nuclear de cuarta generación

En mayo de 2000, por iniciativa del Departamento de Energía de Estados Unidos y organizado por el Laboratorio Argonne, alrededor de 100 expertos de todo el mundo mundo, propuso 14 requisitos básicos para las centrales nucleares de cuarta generación. Hay tres cosas en cuanto a economía: costos competitivos de generación de energía, la generación de energía en autobuses cuesta 3 centavos/kWh; riesgo de inversión aceptable, menos de $1,000/kWh (desde el vertido del primer tanque de concreto hasta la prueba de arranque del reactor); de 3 años. Hay cinco cosas acerca de la seguridad nuclear y radiológica: la probabilidad de que se produzcan daños en el núcleo es extremadamente baja; cualquier accidente creíble puede verificarse y no se producirán daños graves en el núcleo; no hay necesidad de emergencias fuera del emplazamiento; la tolerancia al error humano es alta; ; tanto como sea posible Menos exposición a la radiación. Hay tres reglas sobre los desechos nucleares: debe haber una solución completa; la solución debe ser aceptada por el público y la cantidad de desechos debe ser mínima; La no proliferación nuclear tiene tres puntos: es menos atractiva para los proliferadores de armas; tiene fuertes capacidades de no proliferación nuclear internas y externas y debe evaluar la no proliferación nuclear;

Como se desprende de lo anterior, los requisitos para las centrales nucleares de cuarta generación resaltan la cuestión de prevenir la proliferación nuclear y no consideran el ciclo del combustible nuclear ni los recursos nucleares, dos cuestiones importantes relacionadas con la sostenibilidad. desarrollo de la energía nuclear.

(4) Imagine el progreso del desarrollo

La tarea principal actual es estudiar y determinar los requisitos de rendimiento de la energía nuclear de cuarta generación, refinarlos gradualmente desde los requisitos principales hasta los indicadores específicos. y luego construir sobre esta base. Realizar investigación y desarrollo de tipos de reactores. Se espera que una o varias centrales eléctricas de demostración estén terminadas y puestas en funcionamiento antes de 2020 y se promueva la construcción después de 2030. Entre 2001 y 2030 se construirán varias unidades de energía nuclear avanzadas con reactores de agua ligera de tercera generación.

(5) Progreso actual

En la actualidad, este trabajo aún está en sus inicios y es discutido principalmente por profesores de universidades y expertos de unidades de investigación científica. Los requisitos del índice de desempeño propuestos son solo en principio. Aún queda mucho trabajo por profundizar y requiere revisión y aprobación desde todos los aspectos. Todavía queda un largo camino por recorrer para llevar a cabo una importante selección de tipos de reactores e investigación y desarrollo de reactores. Es demasiado pronto para decir que cierto tipo de reactor es un reactor de energía nuclear de cuarta generación.

2.3 Algunas nuevas tendencias en el desarrollo de modelos nucleares

(1) Tras la fusión de Westinghouse y ABB-CE, a partir de los diseños finales de AP-600 y System 80 + aprobado por la NRC, se propuso el concepto de AP-1000. Utilizando las mejoras simplificadas y los conceptos de diseño de seguridad pasiva del AP-600, la idea de diseño de circuito dual 8 se utiliza para expandir los 600.000 kilovatios del AP-600 a 654,38+0 millones de kilovatios, utilizando dos circuitos de 500.000 kilovatios. La simplificación del diseño combinada con la ampliación mejora la economía de la energía nuclear.

(2) Mitsubishi Corporation de Japón propuso recientemente desarrollar el reactor de agua a presión modelo NP-21 para la central nuclear del siglo XXI, con una capacidad unitaria única de 15.000 a 17.000 kilovatios, cuatro circuitos, Generador de vapor horizontal.

(3) Recientemente, Rusia propuso desarrollar un modelo de reactor de agua a presión de 6,5438+05 MW, un sistema pasivo de eliminación de calor residual de cuatro circuitos y un generador de vapor de bobina vertical.

(4) Basándose en la introducción de la tecnología de energía nuclear ABB-CE System 80, Corea del Sur propuso de forma independiente el concepto de una planta de energía nuclear con reactor pasivo de agua a presión CP-1300 a gran escala y adoptó la seguridad pasiva de Westinghouse. concepto de sistema y diseño de circuito dual ABB-CE.

(5) Las negociaciones contractuales de la India para importar de Rusia unidades de energía nuclear con reactores de agua a presión de un millón de kilovatios se han completado básicamente y se implementarán después de la finalización de la planta de energía nuclear de Tianwan en China.

Su unidad está basada en la central nuclear de Tianwan de mi país y debería agregarse un sistema pasivo de eliminación del calor residual.

(6) Sudáfrica propuso el concepto de diseño de reactor modular de lecho de guijarros de alta temperatura refrigerado por gas, que ha despertado grandes repercusiones a nivel internacional debido a su alta eficiencia térmica, buena economía y buena seguridad. Sin embargo, la ingeniería aún no ha verificado importantes tecnologías clave de los reactores refrigerados por gas de alta temperatura, y el combustible gastado del reactor es difícil de procesar y eliminar. Además, el desarrollo de reactores refrigerados por gas de alta temperatura también implicará la ruta técnica del sistema del ciclo del combustible nuclear.

3 Tendencias de desarrollo de la tecnología de energía nuclear en el mundo

3.1 La mejora de la seguridad y la economía se ha convertido en la principal tendencia en el desarrollo de la tecnología de energía nuclear.

En la competencia en el mercado de la energía nuclear, la clave para que un modelo mantenga un desarrollo sostenido y estable sin ser eliminado por la competencia del mercado es garantizar la seguridad y la competitividad económica. En los últimos diez años, el Documento de Requisitos del Usuario (URD, EUR) que guía el desarrollo de la tecnología de energía nuclear, los últimos requisitos de rendimiento para las centrales nucleares de cuarta generación y la nueva política energética recientemente promulgada por los Estados Unidos tienen un mismo objetivo. hilo, es decir, mejorar la seguridad y la economía mientras se cumplen los requisitos de Bajo ciertos requisitos de seguridad, esforzarse por lograr la mejor economía. Por ejemplo, la probabilidad de fusión del núcleo

3.2 Ampliar la vida útil de las centrales nucleares activas es una medida práctica adoptada por países de todo el mundo.

Económicamente hablando, alargar la vida útil es más económico que construir nuevas centrales nucleares. Desde el punto de vista de la viabilidad, medidas como la rápida sustitución de los componentes del reactor y la prolongación de su vida útil han demostrado su eficacia tanto desde el punto de vista técnico como económico. La gran mayoría de las centrales nucleares con una vida útil original de 40 años pueden ampliarse a 60 años. En la actualidad, Estados Unidos, Gran Bretaña, Japón y otros países han realizado muchos trabajos de investigación y verificación sobre la extensión de la vida, y han aprobado la extensión de la vida mediante la revisión de las autoridades de seguridad nuclear.

3.3 La capacidad de producción independiente continúa desarrollándose hacia la producción a gran escala.

Para mejorar la economía de las centrales nucleares y continuar desarrollándose en la dirección del desarrollo a gran escala, Rusia ha propuesto el concepto de construir una unidad de reactor de agua a presión de 654,38+0,5 millones de kilovatios; Corporation ha propuesto construir entre 654,38+0,5 millones y 654,38+0,7 reactores de agua a presión de 10.000 kilovatios; las japonesas Toshiba e Hitachi han propuesto la idea de construir un ABWR-II de 17.000 kilovatios. Westinghouse también desarrolló el AP-1000 basado en el AP-600.

3.4 Utilizar sistemas de seguridad pasiva para simplificar el sistema, reducir equipamiento y mejorar la seguridad.

Los últimos conceptos de diseño propuestos por países de todo el mundo generalmente agregan sistemas de seguridad pasiva para reemplazar los sistemas de seguridad activa originales sobre la base del diseño original. No persiguen todos los sistemas de seguridad pasiva, sino que se basan en The. La madurez tecnológica y la mejora de la seguridad y economía de la unidad determinan qué sistemas de seguridad pasiva adoptar, es decir, sistemas de seguridad híbridos pasivos y activos.

3.5 Generalmente se utilizan dos o cuatro circuitos pares para facilitar la instalación y disposición de los sistemas de seguridad dentro del reactor.

En el pasado, las unidades de un millón de kilovatios generalmente utilizaban tres circuitos, cada uno de los cuales tenía 300.000 kilovatios. Sin embargo, algunos conceptos de diseño recientes utilizan un número par de circuitos, y la capacidad de cada circuito se determina en función de la capacidad total de la máquina única diseñada y no se limita a 300.000 kilovatios. Por ejemplo, el AP-1000 en Estados Unidos tiene un circuito dual, cada circuito es de 500.000 kilovatios; el CP-1300 en Corea también es un circuito dual, cada circuito es de 650.000 kW; el Mitsubishi NP-21 en Japón tiene uno único; capacidad unitaria de 15.000 a 17.000 kilovatios y cuatro circuitos, cada uno tiene 375.000 o 425.000 kilovatios; el concepto de diseño ruso de 15.000 kilovatios también tiene cuatro circuitos, cada circuito tiene 375.000 kilovatios. La razón principal para un número par de circuitos es que es más fácil y mejor disponer el sistema de seguridad en el recipiente a presión.

3.6 Digitalización y modularización del edificio del sistema de control de instrumentos (I&c).

Todos los nuevos modelos de energía nuclear propuestos por los proveedores de equipos nucleares de todo el mundo adoptan sistemas de control de instrumentos totalmente digitales y se desarrollan aún más en la dirección de la inteligencia. El N4 de Francia y las dos unidades ABWR de Japón son sistemas de control de instrumentos digitales. La unidad de nuevo diseño adopta un sistema de control de instrumentos totalmente digital.

Para acortar el ciclo de construcción y mejorar la economía, la construcción de energía nuclear rompe con el método original y se desarrolla en la dirección de la modularización. En las condiciones de diseño modular y estandarizado, mediante el transporte, elevación y empalme de módulos grandes, se aumenta la cantidad de trabajo de ingeniería para la fabricación e instalación en fábrica y se reduce la cantidad de trabajo de ingeniería para la construcción en el sitio. Se trata de una nueva tecnología utilizada en los modelos de nueva generación. Esta tecnología se ha aplicado con éxito a dos unidades ABWR construidas por GE y Japón.

3.7 Desarrollar tecnología de reactores de neutrones rápidos y establecer un ciclo cerrado del combustible nuclear para permitir el desarrollo sostenible de la energía nuclear.

Los principales países industrializados han establecido sus propias tecnologías y sistemas del ciclo del combustible nuclear y básicamente han dominado la tecnología de los reactores reproductores rápidos. Sin embargo, debido a diversos factores, algunos países han detenido el desarrollo técnico de reactores rápidos. Hasta ahora, Estados Unidos, que alguna vez fue pionero en el desarrollo de la tecnología de reactores rápidos, detuvo la construcción de reactores rápidos antes, pero ahora está estudiando si reiniciar el reactor de prueba de irradiación de neutrones rápidos FFTF, y también está involucrado en otras investigaciones. relacionados con la tecnología de reactores rápidos. Francia está estudiando el uso de la central eléctrica del reactor rápido Phoenix para quemar actínidos y productos de fisión de larga duración.

Rusia es el país más entusiasmado con la tecnología de reactores rápidos. Considera el desarrollo de reactores rápidos y la implementación de tecnologías y sistemas de ciclo cerrado del combustible como la piedra angular de su estrategia de desarrollo de la energía nuclear en la primera mitad del siglo XXI. Se está preparando para reiniciar un plan de central eléctrica con reactor rápido BN-800. Ha estado congelado desde 1989 y comienza a diseñar el BN-1600.

En la política energética recientemente promulgada por los Estados Unidos, se propone estudiar ciclos avanzados del combustible nuclear para cambiar el ciclo del combustible de una sola vez que no requería reprocesamiento del combustible gastado en el pasado. Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, Alemania, Japón y otros países están estudiando sistemas avanzados de ciclo de combustible que pueden procesar directamente combustible mixto de uranio y plutonio para cumplir con los requisitos de las plantas de energía nuclear con reactores rápidos sin separar el uranio y el plutonio. De esta manera, el desarrollo de la energía nuclear responde a las exigencias del desarrollo sostenible y la prevención de la proliferación nuclear.

3.8 El reactor modular refrigerado por gas de alta temperatura ha atraído la atención de la gente.

La compañía eléctrica nacional de Sudáfrica, ESKOM, propuso un diseño de reactor modular de alta temperatura refrigerado por gas, que ha recibido una gran respuesta a nivel internacional. Al utilizar combustible de partículas recubiertas resistente a altas temperaturas, no habrá accidentes como fusión del núcleo, moderación del grafito, helio como refrigerante y coeficiente de temperatura negativo durante toda su vida. Es un modelo con buen rendimiento de seguridad. Debido a la circulación directa de la turbina de helio de alta temperatura, la eficiencia térmica es alta; el sistema de seguridad pasiva simplifica el sistema mediante la circulación de corriente continua, no es necesario reprocesar el combustible gastado y tiene buena economía; Sin embargo, este tipo de aviones todavía cuenta con algunas tecnologías clave importantes, como la permeabilidad al helio a altas temperaturas y altas presiones, que aún no han sido verificadas por la ingeniería. En particular, la tecnología de reprocesamiento del combustible gastado es muy difícil y es difícil lograr la conversión y proliferación de materiales fisionables. Los materiales fisionables y actínidos que contiene son difíciles de manipular y eliminar y no cumplen con los requisitos del desarrollo sostenible de los recursos y el medio ambiente. Dado que este tipo de reactor tiene muchas ventajas y ha atraído la atención internacional, también debemos prestarle atención.

4 Inspiraciones para el desarrollo de la tecnología de energía nuclear de China

(1) Si China quiere desarrollar la energía nuclear, debe desarrollar una nueva generación de aviones que sea más segura y económica.

Mejorar la seguridad y la economía son cuestiones que deben resolverse en el desarrollo de la energía nuclear en el país y en el extranjero. La aceptación pública del desarrollo de la energía nuclear, provocada por el accidente de Three Mile Island y el accidente de la energía nuclear de Chernobyl, se ha convertido en el mayor obstáculo para el desarrollo de la energía nuclear en el mundo. Si no existe un modelo de energía nuclear más seguro que reemplace el modelo actual y obtenga el reconocimiento público, la energía nuclear no podrá desarrollarse de manera sostenible y estable. Para nuestro país, si nos quedamos al nivel de Guangdong Daya Bay M310, el desarrollo de la energía nuclear será muy difícil y no habrá futuro, porque la seguridad de M310 está lejos de los documentos de requisitos del usuario (URD, EUR, etc. .). ), y es difícil competir económicamente con la energía térmica convencional. Para desarrollar la energía nuclear, China debe ajustarse a las tendencias de desarrollo internacional y desarrollar una nueva generación de aviones que sean más seguros y económicos.

(2) Se debe seguir la ruta técnica de la energía nuclear con reactor de agua a presión.

A principios de la década de 1980, la Comisión Estatal de Planificación y la antigua Comisión Estatal de Ciencia y Tecnología celebraron conjuntamente una reunión de demostración de políticas técnicas para el desarrollo de la energía nuclear en China, que fue confirmada y posteriormente presentada al Consejo de Estado. para su aprobación y promulgación para su implementación, desarrollando así la ruta técnica del reactor nuclear de agua a presión. La práctica de China en los últimos 20 años y las últimas tendencias de desarrollo de la tecnología de energía nuclear internacional han demostrado que el camino de China hacia el desarrollo de la tecnología de energía nuclear con reactores de agua a presión es correcto. El desarrollo de la tecnología de energía nuclear con reactores de agua a presión ha logrado grandes avances y ha establecido un buen camino. base tecnológica para la industria de la ciencia y la tecnología, y un equipo de diseño e investigación científica de apoyo fuerte y profesional. Las nuevas unidades de energía nuclear de China deben hacer pleno uso de la base tecnológica existente de los reactores de agua a presión de China y seguir inquebrantablemente la ruta técnica de la energía nuclear con reactores de agua a presión, que no debe cambiarse fácilmente.

En cuanto a los reactores refrigerados por gas de alta temperatura, aunque hay fuertes demandas en el país y en el extranjero, y de hecho hay muchas ventajas, todavía hay muchos factores inciertos y las condiciones para el desarrollo de este tipo. del reactor aún no se han cumplido.

En cuanto al ABWR, es un buen tipo de reactor. Si nuestro país empieza de cero, puede plantearse desarrollar este tipo de reactor. Dado que China tiene una base y experiencia considerables en el desarrollo de reactores de agua a presión, las ventajas de los ABWR sobre los reactores de agua a presión no son suficientes para impulsarnos a abandonar los reactores de agua a presión y elegir en su lugar los ABWR.

(3) La nueva generación de modelos de energía nuclear de China debe cumplir con los requisitos de los usuarios internacionales.

La nueva generación de modelos de energía nuclear de China debe ajustarse a las tendencias de desarrollo de la energía nuclear en el mundo y cumplir con algunos requisitos de los usuarios internacionales, como el URD de Estados Unidos y el EUR de Europa. Por supuesto, China debe combinar estos documentos de demanda de los usuarios internacionales con las condiciones reales de China y formular documentos de demanda de diseño que se ajusten a las condiciones reales de China. Por lo tanto, la nueva generación de modelos de energía nuclear debe ajustarse a los documentos de demanda de diseño propios de China. Es necesario esforzarse por lograr la mejor economía bajo la premisa de cumplir con los requisitos de seguridad nuclear del documento de requisitos de diseño.

(4) La nueva generación de modelos de energía nuclear debería considerar el uso de sistemas de control de instrumentos digitales, pasivos y simplificados y tecnología modular para reactores de agua a presión.

De acuerdo con la tendencia de desarrollo de la tecnología de energía nuclear internacional, las nuevas unidades de energía nuclear de mi país deberían considerar la adopción de sistemas de seguridad pasiva para simplificar el diseño, mejorar la seguridad y mejorar la economía, pero no perseguir toda la seguridad pasiva. posible, Tomar decisiones realistas sobre los beneficios y posibilidades de una mejor implementación. El uso de tecnología modular puede acortar el período de construcción y mejorar la economía. Los sistemas de instrumentación y control digitales son medidas importantes para mejorar la seguridad, la confiabilidad operativa y la economía de la energía nuclear.

(5) Preste mucha atención a la investigación y el desarrollo de modelos de energía nuclear de nueva generación para alcanzar el ritmo del desarrollo mundial de la energía nuclear.

De acuerdo con los requisitos del "Desarrollo independiente de una nueva generación de centrales nucleares" propuesto por el "Plan Especial de Desarrollo Energético en el Décimo Plan Quinquenal de Desarrollo Económico y Social Nacional" de la Comisión Estatal de Planificación. y las tendencias de desarrollo de la energía nuclear en el mundo, debemos aprovechar la oportunidad para desarrollar investigación y desarrollo de modelos de energía nuclear de nueva generación, y esforzarnos por completar la investigación y el desarrollo de modelos antes de 2010 y cumplir con el primer lote de condiciones de aprobación de proyectos. Desde el inicio del "Duodécimo Plan Quinquenal" hasta el final del "Duodécimo Plan Quinquenal" o el comienzo del "Decimotercero Plan Quinquenal", se completó y puso en funcionamiento el primer lote de proyectos, implementando construcción estandarizada y en lotes y, en general, mantenerse al día con el ritmo del desarrollo mundial de la energía nuclear.