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核电汽轮机中国核电汽轮机的展望

2022/07/16123 作者:佚名
导读:经过20多年的发展,我国已基本掌握核电汽轮机设计、制造的关键技术,可以为核电的发展提供有力的支撑。核电汽轮机的发展取决于核岛技术的进步,因此,各制造厂有必要对未来国内外核岛技术的发展做出预判,从而实现提前布局。 在1000MW 等级及以上压水堆核电技术方面,未来的趋势是向着更高功率等级的方向发展,并逐步摈弃二代以及二代半技术,全面进入三代堆型建设期。当下中国百万等级核电三代堆型市场主要是以AP10

经过20多年的发展,我国已基本掌握核电汽轮机设计、制造的关键技术,可以为核电的发展提供有力的支撑。核电汽轮机的发展取决于核岛技术的进步,因此,各制造厂有必要对未来国内外核岛技术的发展做出预判,从而实现提前布局。

在1000MW 等级及以上压水堆核电技术方面,未来的趋势是向着更高功率等级的方向发展,并逐步摈弃二代以及二代半技术,全面进入三代堆型建设期。当下中国百万等级核电三代堆型市场主要是以AP1000、ACP1000和华龙1号堆型为主,其中对于ACP1000和华龙1号堆型,我国拥有自主的知识产权,是核电走出去的主力堆型。这些堆型对应的核电汽轮机技术已经成熟,完全可以实现国产化。此外,我国自主研发的CAP1400堆型已经开建,所对应的汽轮机输出功率等级约1500MW;CAP1700核岛堆型的关键技术正在联合攻关,所对应的汽轮机输出功率等级约为1900MW。

针对这两个堆型所对应的核电汽轮机,各家制造厂正在积极进行技术准备,如开发大口径阀门、开发更长的末叶片以使得技术更具经济性,但总体来说不存在无法攻克的技术难题。

百万等级核电汽轮机未来发展的另一个方向是空冷核电汽轮机,如果国家“十三五”规划对内陆核电解禁,则空冷核电汽轮机的市场需求就不会遥远。上汽百万等级核电汽轮机结构本身就适用于空冷汽轮机,且在空冷长叶片的开发上具有雄厚的技术实力,因此核电汽轮机的开发没有技术瓶颈。

对于压水堆核电汽轮机,除了向更高功率等级发展外,另一个方向是小型模块化反应堆的发展,国内如中核的ACP100 堆型,中科华的ACPR100、低温堆、ACPR50S,国外如美国NUSCALE、MPOWER、SMR 堆型, 韩国SMART 堆型,俄罗斯KLT-40S堆型,阿根廷CARE-25堆型等。小型堆具有安全性高、集成度高、建设周期短等特点,项目集合供热、制冷、海水淡化、船用等其他功能,具有很好的市场前景。

重水堆中子经济性很高,可以使用贫铀燃料。由于核岛技术的壁垒,在我国只有秦山三期项目建设2台重水堆机组。但随着我国核电站数量的逐步增多,核废料的再利用变成一个必须解决的问题。重水堆可以利用稍加处理的轻水堆核废料作为燃料,进一步提高铀的利用效率。因此,不排除我国未来为轻水堆建设配套一定比例重水堆的可能性。对汽轮机而言,重水堆蒸汽发生器出口参数略低于常规压水堆,因此相较于同功率等级,配套重水堆的核电汽轮机通流面积要稍大,但对汽轮机设计难度不大。

在四代堆型方面,我国发展相对成熟的是高温气冷堆和快堆,相较于三代堆型,四代堆型安全性更高,经济性更好。上汽配套供应了我国首台200MW 等级的高温气冷堆示范电站项目的核电汽轮机,该项目预计2019年投入商业运行,其投运成功将极大地促进国内第四代堆型的快速发展。国内已有用户在积极推动600MW 等级的高温气冷堆和快堆项目,未来市场前景广阔。

这两种堆型的主蒸汽压力与常规超高压火电汽轮机相当,其中高温气冷堆的主蒸汽温度达到超超临界火电参数,考虑到核电站设计寿命一般为40年到60年,汽轮机高温部件的蠕变考核是需要特殊考虑的一个因素。汽轮机其他方面的设计与常规火电汽轮机相同。

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