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2016年  第3卷  第3期

特约专稿
中国核电“走出去”面临的新挑战
周卫红
2016, 3(3): 1-5. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.001
摘要:
三代核电技术存在技术不成熟问题,或许会导致工期及造价攀升,这将成为中国核电未来发展面临的新挑战。文章分析了芬兰、法国、俄罗斯、中国核电走出去遇到的问题和成功实践,结合中国核电现状,探讨了中国核电在技术成熟度、新常态和电力体制改革的三重压力下如何实现合理的投资回报和国际竞争力的问题。
核电在中国中长期能源供应体系中的作用
孙小兵
2016, 3(3): 6-15. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.002
摘要:
研究核电发展问题,需要放置于能源电力的宏观体系中予以综合考量。文章研究了中国电力的供需形势,建立了电力供需平衡模型,对2040年之前的电力供需情况进行了预测分析。在综合考虑11类边界条件,并参考主要发达经济体能源发展历史的基础上,建立了中国6类一次能源消费预测模型,对2040年之前的一次能源消费情况进行了预测,给出了“核能低值”、“核能高值”两类预测结果。分析了世界核电的发展历史,对其进行了五个阶段划分,并论述了各阶段的核电发展情况、发展驱动力、影响因素等问题,还研究了美国、法国、德国等三个典型国家的核电发展历史,总结了经验教训。研究了世界铀矿资源量及储用比情况,为衡量铀资源的宏观转化效率,定义了铀资源转化比指标,并对主要经济体进行了对比研究。上述研究的主要结论为:(1)中国化石能源消费将在2030年之前见顶,一次能源消费将进入缓慢增长或维持阶段;(2)中长期来看,核能、非水可再生能源将分担新增能源消费和化石能源替代需求;(3)在电力供应严重过剩的情况下,核电的大规模开工建设预计将延至2025年以后;(4)至2040年,中国一次能源消费总量预计将达到57.4亿吨标准煤当量(tce),其中,核能消费占比在4.5%~7.5%之间,非水可再生能源消费占比在13.6%~16.6%之间;(5)总体来看,世界拥有充足的铀矿资源储备,可满足“铀基”核能的长期发展,此外,2040年之前的铀矿资源价格也将难以回到2007年的高位;(6)中国铀资源转化比仅为世界平均值的56.6%,需要在乏燃料处理及燃料循环利用方面提升技术水平和处理能力。
恒健质子治疗装置的辐射与屏蔽设计
吴青彪, 彭毅, 王庆斌, 周斌
2016, 3(3): 16-22. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.003
摘要:
恒健质子治疗装置(HJPMF)是广东省在建的首台质子治疗装置。为确保该装置的辐射安全,采用经验公式计算和蒙特卡洛程序模拟两种方法,对该装置的瞬发辐射和感生放射性进行了计算分析,并按剂量限值对原屏蔽结构进行了优化设计。结果表明:装置的原屏蔽结构基本满足瞬发辐射防护要求,外混凝土屏蔽墙厚度可充分利用土壤屏蔽优化替换以节省成本,部分迷宫和屏蔽墙的厚度可进行优化;加速器室部件和治疗室病人的感生放射性剂量率较大,需严格管理。研究表明了经验公式和FLUKA、MCNPX程序都可用来对质子治疗装置进行辐射防护设计,但在面对复杂结构和涉及感生放射性问题时,蒙特卡洛程序更为适用。
核电技术
秦山二期长循环堆芯燃料管理方案设计及其经济性分析
姚红, 刘国明
2016, 3(3): 23-26,15. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.004
摘要:
秦山二期目前采用36组富集度为3.7%的换料组件的OUT-IN年换料燃料管理策略,从2号机组第11燃料循环开始第一个长循环过渡,采用44组富集度为4.45%的换料组件的IN-OUT长循环燃料管理策略。文章以此为基础,开展了秦山二期燃料管理方案设计,共给出2个长循环燃料管理方案:1个采用44组富集度为4.45%的换料组件,1个采用48组富集度为4.45%的换料组件。然后对这2个燃料管理方案的平衡循环进行经济性分析计算,逐一介绍发电量和燃料费用的计算,以及停堆维修频率不一样而产生的对电站成本的影响。通过这2个燃料管理方案设计及其经济性分析,推荐采用48组富集度为4.45%的长循环换料方案作为秦山二期长循环燃料管理策略的补充方案,实用性较强。
大型核电站输电规划方案研究
耿静
2016, 3(3): 27-30. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.005
摘要:
大力发展核电是我国应对气候变化、调整能源结构的重要举措,以L核电站6×1 250 MW机组接入广东电网的输电规划方案进行了研究和分析,在确定电厂送电方向和现有通道输电能力的基础上,提出了两大类共四种输电方案,利用电力系统分析软件工具(PSD),从电网潮流分布、稳定校核、短路电流水平、经济性等方面进行了仿真和计算,综合比较得出推荐方案。结果表明:分别以三回500 kV线路接入A站和B站可以满足核电站全部电力的送出,且技术经济性最优,文章总结提炼的接入电网关注点可作为其他类似大容量核电站拟定输电规划方案的参考。
基于熵权法的广东省核电节能减排效果综合评价研究
刘晓敏, 刘志辉, 石喆
2016, 3(3): 31-35. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.006
摘要:
以广东省为例分析发展核电以来节能减排的综合效益,通过1993-2010年广东省统计数据,应用熵权法,从能源消耗强度、污染物排放、污染物治理与利用和经济效益四方面对广东省核电节能减排效果进行综合评价。结果表明,1993-2010年期间,广东省核电节能减排综合效果呈上升趋势;单位GDP煤炭和石油消耗总量、火电生产和CO2排放总量、单位GDP综合能耗呈下降趋势;单位GDP核电和水电生产总量变化幅度不大,但是核电和水电在电力供应中所占比例较小。
徐大堡核电厂丧失给水严重事故序列消氢分析
刘杨, 石雪垚
2016, 3(3): 36-39. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.007
摘要:
丧失给水事故发生后,若相关安全保护系统失效,将导致一回路丧失热阱,从而使堆芯发生裸露,进一步发生锆水反应产生氢气,氢气进入安全壳有可能发生燃烧或爆炸,产生的高温高压将威胁安全壳的完整性。文章通过MAAP4程序计算分析了丧失给水引发的严重事故后氢气控制系统的消氢能力。
核电厂反应堆功率控制系统浅析
孟强, 王丹华
2016, 3(3): 40-44,35. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.008
摘要:
为更好的学习各反应堆的功率控制模式,通过对HTR-PM高温气冷堆,VVER-1000压水堆,CPR1000压水堆,AP1000等反应堆功率控制系统的分析和比较,研究表明,HTR-PM反应堆功率控制系统的控制模式最简单,具有较大的优越性,但HTR-PM的反应堆功率控制系统尚未真正的实际运行,其控制理念的实现尚需要不断优化和改进。
某核电堆型蒸汽发生器排污系统设计改进
韩世超, 赵嘉明, 王翠芸, 赵斌
2016, 3(3): 45-47,53. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.009
摘要:
根据全范围事故分析结果,在发生蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故中,为使发生故障的蒸汽发生器水位不会上升太快,需通过蒸汽发生器排污系统排污管线来控制故障蒸发器的水位和压力。通过对蒸汽发生器排污系统进行设计改进,提高系统的设计标准,将破损蒸汽发生器内漏液排向内置换料水箱,使破损蒸汽发生器降压,同时限制破损蒸汽发生器水位,防止破损蒸汽发生器满溢,满足蒸汽发生器排污系统在设计基准事故工况下承担安全功能的要求。改进后的蒸汽发生器排污系统满足国内三代核电技术的要求,为国内三代核电的安全性提供理论依据。
某百万级核电站冷却塔配置研究与优化
何辉
2016, 3(3): 48-53. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.010
摘要:
基于某百万级核电站冷却塔配置比较及优化分析,高位收水塔方案年运行费用优于常规塔方案,冷却塔采用高位收水装置后,能有效降低水泵几何扬程,节省运行费用。淋水面积越大,采用高位收水装置的经济优势越大。根据数模试验结论,高位收水塔应进行塔内填料布置深度优化,即减小外围填料厚度、增大内围填料厚度,最终实现冷却塔整体热力性能的最大化。
核电厂汽轮机主汽阀检修用锁定装置设计研究
席琛, 胡宏伟, 邓宏伟
2016, 3(3): 54-56. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.011
摘要:
为避免核电机组主汽门检修时产生位移对设备接口造成影响,文章介绍了主汽阀检修锁定装置在核电机组中的应用。该锁定装置通过调节顶丝杆与主汽阀之间的距离,将主汽阀进行定位并锁定,达到在检修时锁紧主汽阀的功能,从而满足汽轮机厂家关于检修安装时汽轮机接口无应力的要求。同时通过规范的设计,简化施工现场操作难度,达到规范、高精度的检修要求。
核电厂汽轮机房通风系统精细化设计方法
孙文龙
2016, 3(3): 57-62. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.012
摘要:
核电厂常规岛汽轮机房通风设计一般采用的计算方法无法确定汽机房内的温度和速度分布,而采用Computational Fluid Dynamics(简称CFD)软件对其室内热环境进行模拟、分析和评价,可以直观地看到汽轮机房各区域温度的情况.同时,CFD方法可以方便地对方案进行反复调整分析以使厂房各点的温度达到设计要求。CFD精细的预测结果,能够为热车间的通风设计提供切实可行的设计策略和方案修正手段.采用CFD的设计方法能够挖掘通风系统的设计亮点,提供了可靠的设计手段。
核电厂常规岛消防灭火系统设计的几点建议
王明才, 毛卫兵, 郑民发
2016, 3(3): 63-65,62. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.013
摘要:
为满足消防灭火系统安全运行、便于维护,对常规岛厂房内消防系统设计中存在的问题提出了几点改进建议。根据消防系统运行维护手册结合现行消防系统设计规范和运行人员反馈,对核电厂常规岛厂房内各消防灭火系统进行梳理。提出了消防水分配系统中疏水阀和排气阀设置建议;提出了常规岛自喷水灭火系统水流指示器和闭式喷头布置注意事项;提出了励磁机灭火系统的设计原则;提出了消防系统阀门布置建议;提出了消防排水系统优化设计建议。改进后的消防灭火系统,便于运行维护,可供核电厂常规岛消防设计人员参考。
婴儿组居民食入途径辐射环境影响评价模式研究
郑平辉, 王晓亮, 熊章辉, 郑伟
2016, 3(3): 66-69,90. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.014
摘要:
核电厂运行状态下对厂址周围公众的剂量评价中,由于食谱、生活习性以及剂量转换因子的不同,一般将公众个人分为成人、青少年、儿童和婴儿四个年龄组。婴儿组居民的膳食组成与食物消费量调查结果存在较大的不确定性,调查过程存在较大的困难。按两种不同辐射影响评价模式分别估算婴儿组居民食入途径的内照射剂量:一种是由婴儿组居民食物消费量数据直接估算剂量,另一种通过母乳途径的母亲摄入量所致婴儿食入剂量转换系数估算。对比两种评价模式的评价结果,发现两种评价模式下得到的婴儿组食入剂量大小较为接近,但是具体到各个放射性核素,其所致的剂量大小有显著差异。实际应用中应根据食谱调查数据和婴儿大小选择适当的评价模式。
寒冷地区闭合空气幕防寒保温特大门设计研究
金蕾, 罗振宇, 周波
2016, 3(3): 70-72. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.015
摘要:
为了满足寒冷地区核电汽轮机厂房的设备正常运行和电厂安全,以辽宁红沿河核电厂汽轮机发电厂房特大门为例,探讨了在寒冷地区核电常规岛汽轮发电机房一种闭合空气幕防寒保温特大门的构造做法。通过使用该大门能够减少能耗损失,满足核电厂汽轮发动机厂房边界温度大于等于5 ℃最低要求,每天节约标煤85 kg左右。
汉佛德核废料处置场岩体原位试验和数值仿真
郑文棠, 石崇
2016, 3(3): 73-78,95. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.016
摘要:
随着核电厂硬质基岩厂址资源的减少,风化岩、半成岩、沉积岩地基和滨海平原大面积第四系覆盖层内的隐伏浅层玄武岩地基也被论证作为核电厂核安全相关物项所需的稳定地基,其中柱状节理发育的玄武岩地基作为核电地基的适宜性鲜有研究。文章分析了美国汉佛德核废料处置场的柱状节理玄武岩的大型岩体原位试验成果、数值分析成果,采用三维离散元软件3DEC和Voronoi图形研究了不规则柱状节理玄武岩的岩体变形模量,计算表明:BWIP柱状节理玄武岩的数值试验计算值与原位试验成果相吻合,平行柱轴方向的变形模量数值解为20.19 GPa,原位试验值为20 GPa。文章给出了柱状节理玄武岩工程力学性质和地基适宜性的数值分析方法,可应用于核电厂和核废料处置场的选址中。
钢制安全壳的抗震可靠性计算研究
李晓蒙
2016, 3(3): 79-84. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.017
摘要:
随着我国工业、民生对电能日益增高的要求,核电站也朝着大功率方向发展,而体积扩大后的钢制安全壳能否抵御强震作用,是我们所关注的焦点。目前,安全壳的抗震分析多基于确定论方法,而实际工程中,结构的尺寸、材料参数等往往具有随机性,并且地震载荷本身就具有复杂的统计性变化。因此,传统的确定论方法难以验证结构的安全性。文章以大功率钢制安全壳为工程背景,基于随机地震动模型建立了有不同发生保证概率的随机地震反应谱,根据我国现行的抗震规范确定了随机地震动模型参数。分别从基于确定性地震强度和基于确定性发生保证概率两方面进行抗震可靠性分析,最终通过蒙特卡洛模拟得到了安全壳的敏感性参数。研究成果可为今后钢制安全壳的抗震可靠性设计提供参考与借鉴。
国产DCS系统在超超临界机组可靠性应用研究
李飞
2016, 3(3): 85-90. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.018
摘要:
自动化控制系统是重大技术装备的神经中枢、运行中心和安全屏障,被称为重大技术装备的“大脑”。没有自控化控制系统的自主化就没有重大技术装备的自主化。DCS系统的可靠性运行一直是用户所关注的,国产DCS在超超临界机组上成功应用,为我国火力发电自动化控制行业技术发展做出重要贡献,为国产DCS在超超临界发电机组项目的实施应用与技术标准化推广,积累了宝贵的经验,对整个国产DCS技术的应用起到了推进作用。
某核电厂非均质地基的岩土工程分析
李勇, 张润明, 郑文棠
2016, 3(3): 91-95. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.019
摘要:
随着我国电力需求的不断增加,我国核电发展中非坚硬岩地基、非火成岩地基和非均质地基将纳入未来核电站设计的厂址类型,因此非均质地基核电厂地基岩土工程勘察与分析摆在专业技术人员面积的一个首要问题。文章以某沉积岩核电厂址为例,根据场地特点,通过岩类划分、风化程度划分,进而将每个核岛地基进行工程地质单元划分,提出相对应的岩土设计参数,提出了非均质地基岩土工程分析方法,为我国非均质地基场地核电发展提供一定的技术支持,对非均质地基场地核电厂岩土工程勘察具有一定的指导意义。
核电站水文地质调查研究
胡学玲, 张敏, 马海毅
2016, 3(3): 96-99. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.020
摘要:
核电作为清洁环保能源,在社会发展中的重要作用越来越凸显。中国作为经济社会快速发展的发展中国家,非常重视核电在国家经济发展战略中的地位。从20世纪70年代核电的研究和开发开始至今,我国的核电实现了快速发展。随着核电的发展,关于核电的多方面的研究也随之迅速发展。文章就核电站在水文地质调查方面的研究进行论述,以便为今后核电站项目水文地质调查提供参考。
核电建设
插排水板堆载预压地基处理方案分析
谭南柏, 王谦
2016, 3(3): 100-103,111. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.021
摘要:
21世纪初以来,中国滨海核电机组数量不断增多,滨海软基处理已成为滨海核电站建设面临的共性问题。某滨海核电厂为了有效解决其取水明渠防波堤滨海软基处理问题,通过技术论证和经济性分析,最终选用了插排水板堆载预压技术进行地基处理。该地基处理技术在分层堆载预压时软基的固结情况与设计基本相符,经过施工期和完工后长时间的沉降观测,沉降基本趋于稳定,插排水板堆载预压软基处理技术在此项目中的应用取得了成功,是一种经济可靠的软基处理技术,为后续滨海核电厂软基处理提供了宝贵的工程经验。
深层搅拌技术在核安全级地基加固处理中的应用
杨荣胜, 王谦
2016, 3(3): 104-107. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.022
摘要:
为了推广复合地基处理加固技术在核电厂核安全级物项地基中的应用,针对某核电站核安全级物项地基加固处理采取了水泥搅拌加固技术进行了方案设计及现场试验研究。现场试验结果表明:松散回填土地基采用水泥搅拌桩加固处理后,地基承载力特征值可由原来的200 kPa增至400 kPa以上;核安全物项主要控制指标剪切波速大幅度提升,由处理前的200 m/s提升到800 m/s以上,大大超过设计及规范要求的400 m/s。因此,水泥搅拌桩加固技术用于处理松填的回填土层不仅能大幅度提高地基承载力,更重要的是能大幅度提升核安全物项主要控制指标剪切波速,满足了核安全物项地基抗震要求,对今后核安全级地基处理提供很好的参考。
高压注浆法在提高地基剪切波速中的应用
王谦, 娄宗斌, 吴铭
2016, 3(3): 108-111. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.023
摘要:
《核电厂抗震设计规范》要求核电厂核安全抗震物项宜坐落在基岩或剪切波速大于400 m/s的地基上,当地基剪切波速小于400 m/s时,需要对其进行换填素混凝土或者加固处理,以满足设计要求。文中通过对台山核电废液储存罐厂房地基处理方案的介绍,从经济和技术两个方面对比分析了开挖换填素混凝土和高压注浆法的优缺点。通过现场实践证明,对于深厚回填土,砂石含量较高时,采用高压注浆法可以将地基的剪切波速提高至400 m/s以上,避免了换填素混凝土时边坡的开挖和支护,施工安全风险小,造价相对较低。高压注浆法特别适用于以提高地基剪切波速为主要目的的深厚回填土的处理。
某核电厂回填场地土层地震反应分析
房江锋, 杜龙
2016, 3(3): 112-115,126. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.024
摘要:
采用工程类比法,获取回填土石料的动力参数。运用SHAKE91计算程序,计算了回填场地土层的地震反应。计算结果表明,经土层的放大作用后地表反应谱加速度幅值较厂址基岩面的反应谱加速度幅值增大明显。文章可为一般回填场地土层地震反应分析提供参考。
“华龙一号”核电工程混凝土管理模式研究
黄政宇
2016, 3(3): 116-121. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.025
摘要:
介绍了国内核电工程混凝土管理模式现状,分析了华龙一号核电工程混凝土实行甲供与乙供管理模式的优缺点,结合华龙一号核电工程混凝土需求量大的自身特点,文章重点从经济性方面对甲、乙两种供应模式进行对比研究,从降低工程造价和项目管理角度综合分析得出甲供模式为核电项目混凝土管理最优模式,以期对后续同机型核电工程混凝土管理模式提供参考和借鉴。
核电工程总承包模式下业主工程质量监督管理机制的构建研究
罗昕
2016, 3(3): 122-126. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.026
摘要:
随着我国工程项目管理水平的不断提高,工程总承包模式在工程运用中逐步深入。尤其是石油、化工等行业运用较早,但对于核电工程总承包模式在我国起步较晚,特别是核电工程因“核”与其他工程项目有着特殊的一面,那就是需要更高的质量来确保核安全。作为核电业主方如何做好总承包模式下的工程质量监督管理值得深思。本文从5个方面阐述了如何构建核电工程总承包模式下业主工程质量监督管理机制,以达到从机制上来保证核电工程的质量。
核电企业公众宣传存在问题及对策
高焕
2016, 3(3): 127-130,141. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.027
摘要:
分析了目前国内核电企业公众宣传存在的主要问题,包括核电集团公司重视程度不够、宣传体制机制不健全、宣传方法落后、宣传资源缺乏,以及公众关注的某些热点问题尚未解决等。针对这些问题,提出了进一步做好核电公众宣传的几点对策,具体包括加强宣传体制机制建设、能力建设、科普宣传、信息公开、公众参与以及舆情应对等。通过这些措施切实提升核电公众宣传实效,旨在为后续核电企业顺利开展公众宣传工作,健康高效推进核电项目提供一定的借鉴和参考。
会议资讯
第十一届中国核电技术发展高峰论坛会议综述
2016, 3(3): 131-137. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.028
摘要:
为促进核电产业安全高效发展,加快落实中国核电“走出去”战略,由上海市核电办公室和中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司(简称中国能建广东院)联合主办、中国核能行业协会和中国核工业勘测设计协会协办,诺本集团承办的第十一届中国核电技术发展高峰论坛于2016年8月26日在中国能建广东院召开。本次论坛高屋建瓴地探讨了我国核电发展的实践与展望,强调了加强安全监管对助力核电发展的重要性,探索了加强协同创新和技术创新对推动核电产业实现新突破的重要作用,介绍了我国在建的多种堆型核电厂的最新技术特点及工程建设的进展情况,包括具有自主知识产权的三代技术“华龙一号”、我国先进快堆技术、国家科技重大专项高温气冷堆示范工程等,同时就核电装备智能制造应用及通过技术创新提高电站的经济效率等进行了深入地探讨,本次论坛对推动中国核电技术的发展具有重要的意义。
迎接万物联通时代的到来
曹扬
2016, 3(3): 138-141. doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2016.03.029
摘要:
IEEE通信国际会议(IEEE ICC),是全球通信业界一年一度的学术盛会,反映了通信技术的最新发展趋势与前沿研究成果。文章根据第52届IEEE通信国际会议的见闻,重点介绍5G,IoT,智能电网通信方面的新进展。