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進步型沸水式反應爐

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臺灣建造中的龍門核能發電廠即採用進步型沸水式反應爐

進步型沸水式反應爐英语Advanced Boiling Water Reactor,簡寫ABWR),是一款符合第三代反應器規範的沸水反應爐。目前由奇異日立核能(GEH)和東芝合作生產。如同以往的沸水式反應爐,進步型沸水式反應爐經由核分裂反應加熱水蒸氣,產生的水蒸汽用以推動蒸汽渦輪,再帶動發電機組產生電力

沸水式反應爐(BWR)是全世界應用數量第二多[1]輕水反應爐,由於使用直接循環的設計,可產生較使用間接循環的壓水反應爐(PWR)更多的蒸氣動力。進步型沸水式反應爐可謂沸水式反應爐設計的極致,而且是第三代反應器中,最早發展成熟,擁有從設計到建造等完整經驗的機型。第一部機組在日本建造、使用,在臺灣也有機組正在建造中。美國也有部分電廠計劃採用進步型沸水式反應爐。

根據進步型沸水式反應爐的基礎設計,其輸出功率為 1350 MWe(3926 MWth)。

認證與運轉許可[编辑]

進步型沸水式反應器的最終設計版本於1997年通過美國核能管理委員會的認證,代表其在效能、運轉效率、輸出功率、安全性等各方面皆得到驗證[2]。 並於2013年獲得於英國的電廠興建計劃採用[3]

設計概觀[编辑]

進步型沸水式反應爐的壓力容器 1: 爐心 2: 控制棒 3: 內部循環泵 4: 通往蒸汽渦輪的蒸氣管線 5: 爐心冷卻水源

相較於過去的沸水式反應爐,主要的改進項目有:

  • 裝設於反應器壓力槽底部的10具內循環泵,免除了原本外置式循環泵,需要的龐大空間與複雜的管路設計,同時達到更好的運轉效能。
  • 改善控制棒之控制機構設計,採用電子訊號搭配液壓系統控制,並且允許使用電動馬達微調控制燃料棒的位置。同時,具備可靠性與備份安全性,於需要緊急停機的狀況發生時,可於2.8秒內關閉反應爐。
  • 使用全數位化的反應爐保護系統,可以全面監控機組運轉狀況,使安全系統的設計更為簡潔、明確。同時具備多重備份系統,確保在出現安全疑慮時能迅速執行緊急停止,並且減少因為錯誤訊息而產生誤動作的機率。
  • 提供全數位化的控制系統,同時保留手動控制系統作為備份用。並且將安全保護相關系統的儀表、控制盤面分開,提供更可靠、有效率的操作界面。值得一提的是,此控制系統俱有自動執行啟動、關閉程序的能力,可以增加運轉效率、減少人為疏忽。當然這一切還是在操作人員的監視下進行,必要時也可改為手動控制。
  • 在緊急爐心冷卻系統進行了多方面的改進,提供非常高層次的事故、損害預防能力:
    • 具備三組爐心緊急冷卻系統方案,且皆為可獨立運作的系統,確保於發生多重系統失效時,仍能快速冷卻爐心,避免發生爐心事故。
    • 具有18個緊急卸壓閥,其中10個為自動控制的緊急卸壓閥。於異常事件發生,且有必要的情況下,可以快速降低爐心壓力,並搭配爐心注水系統,迅速冷卻爐心。
    • 高壓爐心注水系統可以提高比以往更高的注水壓力。
    • 除了三具高可靠性的備用內燃機驅動發電機外,再增加一具燃氣渦輪,即使在電廠全黑狀態(完全失去電力供應),仍然能提供備用電力。
    • 即使在爐心高壓注水系統失效的情況下,仍然有一具蒸汽驅動的注水泵可用以冷卻爐心。同時,除了高可靠性的備用發電機外,尚有充足的備用電池,提供多重備援電力來源。
    • 使用極厚的混凝土底座,能夠承受爐心熔毀時可能溢出的高熱物質,將可能的場外損害降至最低。
  • 採用較前一代更加強化的圍阻體與壓力容器,從最內層爐心到外層圍阻體,共有多層特別設計的硬化層。經過特殊設計的蒸汽管道,有助於在發生意外時,讓反應爐產生的蒸汽更容易冷卻還原成液態水,減少容器內壓力過高的可能性。 此反應爐的設計可以在加速度達0.3G的地震中安全停機,且可承受風速大於每小時320英里的暴風襲擊。在地震較多的地區,可採用更加強化的基座設計,例如臺灣龍門核能發電廠於設計上可承受任意方向加速度達0.4G的地震。
  • 設計的壽命至少60年。經過簡化的設計也意味著,沒有昂貴的組件需要更換,進而降低總運營成本。

建置案[编辑]

電廠 反應爐數量 額定負載容量 位置 營運者 開始興建 完工(首次臨界) 經費(美元) 備註
柏崎刈羽核電廠 2 1356MW 日本新潟縣柏崎市 東京電力 1992,1993 1996,1996 首次安裝
志賀核電廠 1 1358MW 日本志賀 北陸電力 2001 2005
濱岡核電廠 1 1267MW 日本靜岡縣御前崎市 中部電力 2000 2005 2011年5月14日,濱岡5號機因位處海嘯高風險區而被日本政府勒令停機
島根核電廠3號機 1 1373MW 日本島根縣松江市 Energia co. 中國電力 2007 After 2011 2011年暫停建置
龍門核能發電廠 2 1350MW 中華民國新北市貢寮區 台灣電力公司 1997 約 2016年 $92億 建設中,已多次延期
東通核電廠 3 1385MW 日本青森縣下北郡東通村 東北電力、東京電力 2010 約 2017年 位於疑似活斷層危險區,繼續興建,已完工機組延後啟動,日本政府再做詳細地質調查
大間核電廠 1 1383MW 日本青森縣下北郡大間町 J-Power 電源開發 2010 2014年以後 建設中,電源開發的首座核電廠
南德州計畫 2 1358MW 美國德州灣市 NRG能源、東京電力、CPS能源 $140億 2011年3月取消[4]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

外部連結[编辑]