CPR1000與EPR專設安全系統的差異性比較和分析

王希良

摘? 要：CPR1000是中國廣核集團推出的中國改進型百萬千瓦級（1000 MW）壓水堆核電技術方案。它是在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，結合20多年來的漸進式改進和自主創新形成的“二代加”百萬千瓦級壓水堆核電技術。CPR1000技術源于法國引進的百萬千瓦級堆型——M310堆型。法國百萬千瓦級核電技術的原型是美國西屋公司的標準312堆型，并通過改進批量化建設成為標準化的CPY技術。為了提高法國核電的出口競爭力，法國法瑪通公司在CPY的基礎上形成了安全性和經濟性較好的M310堆型。大亞灣核電站引進的就是這種新型的M310堆型。EPR是目前國際上最新型反應堆（法國N4和德國近期建設的Konvoi反應堆）的基礎上開發的，吸取了核電站運行三十多年的經驗。具有更高的經濟和技術性能：降低發電成本，充分利用核燃料（UO2或MOX），減少長壽廢物的產量，運行更加靈活，檢修更加便利，大量降低運行和檢修人員的放射性劑量。

關鍵詞：CPR1000;EPR;差異性

一、CPR1000

CPR1000是以中國廣東核電集團從法國引進的百萬千瓦極核電機組基礎，結合技術改進形成的中國大型商用壓水堆技術方案。其設計自主化、設備本地化、建設自主化、運行自主化水平最高且以國內運行業績最佳，成為參考基礎的技術方案。

CPR1000是一個先進、成熟、安全、經濟的，可以自主批量建設的“二代加”主力堆型。正在建設的嶺澳核電站二期1號機組為CPR1000技術方案的首臺機組，遼寧紅沿河核電站一期工程四臺機組采用CPR1000技術方案。

（一）經濟性

采用半速汽輪發電機組，提高機組效率，繼而提升電價競爭力，半速機組的供貨商選擇范圍較大，可以形成多家廠商競爭的局面。首爐堆芯即采用18個月換料方案，減少了換料大修次數，降低大修成本，提高電站可利用率，增加年發電量。工程建造采用可視化進步控制，直接在三維模型上顯示施工進步的進展和狀態，檢驗施工順序和方案，展示進度和計劃的差異，為施工計劃的安排和優化提供支持和服務。三維輔助設計，系統三維布置校驗，檢驗接口是否自恰，三維空間布置核驗，設置最佳路徑，縮短大修工期。實現4個自主化，同時由于設計的標準化、自主化，并且相對于參考電站改動較小，完全可以實現設計復用。設備基本實現本地化。如果小批量建設，考慮到設計利用以及批量采購，單位造價可低于1300美元/千瓦，國產化成熟并批量化后爭取實現1萬元人民幣/千瓦。

（二）安全性

CPR1000以大亞灣核電站和嶺澳核電站一期為參考基礎，考慮標準化設計、批量化制造和規模化建設。CPR1000符合核電科技發展規律，可與第三代核電技術平穩過渡銜接。CPR1000采用縱深防御的策略，采取事故預防和事故緩解措施。制定嚴重事故對策，采用合理、平衡的安全設計，進一步接近第三代概率安全目標。在嶺澳核電站二期基礎上進一步完善數字化儀控技術，有助于提高電廠安全性，事故處理規程由事故定向轉為狀態定向，減輕操作員負擔，降低人因失誤，有利于處理多重事故，有利于與嚴重事故處理規程接口。堆坑注水技術，有利于防止或延遲RPV熔穿防止堆芯熔融物與混凝土反應防止安全殼底板熔穿，抑制安全殼內氫的產生量，安全殼保持安好的概率提高。低泄漏設計，減少了對壓力容器的中子輻照。

二、EPR

EPR的電功率約為1600兆瓦，具有大規模電網的地區適于建設這種大容量機組，另外，人口密度大、場址少的地區也適于采用大容量機組。EPR可使用各類壓水堆燃料：低富集鈾燃料（5%）、循環復用的燃料（源于后處理的再富集鈾，或源于后處理的钚鈾氧化物燃料MOX）。EPR堆芯可全部使用MOX燃料裝料。這樣，一方面可實現穩定及減少钚存量的目標，同時也可降低廢物的產量;EPR的技術壽期為60年，目前在運行的反應堆的技術壽期為40年。由于設備方面的改進，EPR運行40年無需更換重型設備。

（一）經濟性

發電成本低，比N4系列反應堆低10%，原因有：功率大（約1600兆瓦），建設周期短，建設至商運57月，燃料的利用率高，在發電量相同的條件下，EPR將減少使用15%的鈾。

（二）安全性

加強防范可能損壞堆芯的事件，緩解堆芯熔化的放射性影響兩方面的要求，具有更高的安全性。

1.加強防范損壞堆芯的事件

通過設計簡單化、功能多樣化和冗余系統確保安全功能。自動化水平更加先進：EPR配置四個同樣的安全系統，具有非正常狀態下冷卻堆芯的功能。每個系統都能完全獨立發揮其安全功效。這四個系統分別設在四個廠房，實行嚴格的外部事件（地震）造成某一系統失靈時，另一系統代替有故障系統行使安全職能，實現反應堆安全停堆。這些結構性的安全系統將把在役壓水堆極低的堆芯破損概率再降低一個10次方。

2.安全殼具有非常高的密封性

如果萬一發生堆芯損壞事件，將對居民和環境采取防御性保護措施，使他們不受影響。

EPR的密封水平是國際上唯一的，反應堆廠房非常牢固，混凝土底座厚達6米，安全殼為雙層，內殼為預應力混凝土結構，外殼鋼筋混凝土結構，厚度都是1.3米。2.6米厚的安全殼可抵御墜機等外部侵襲。即使發生概率極低的熔堆事故，壓力殼被熔穿，熔化的堆芯逸出壓力殼，熔融物仍封隔在專門的區域內冷卻。這一專門區域的內壁使用了耐特高溫保護材料，能夠保證混凝底板的密封性能。EPR的熔堆事故影響嚴格限制在反應堆安全殼內，核電站周邊的居民、土壤和含水層都受到保護。

3.降低運行和檢修人員的輻照劑量

EPR運行和檢修人員的輻射防護工作將進一步加強：集體劑量目標確定為0.4人希弗特/堆年，與目前經濟合作與發展組織國家核電站的平均劑量（1人希弗特/堆年）相比，將降低一倍以上。目前法國核電站檢修人員的集體劑量水平約合人均劑量5毫希弗特/年（5mSv）。換言之，法國核電站工作人員的平均劑量等同于法國天然放射性當量。

三、結語

綜上，CPR1000和EPR各自有自己的特點，CPR1000采用縱深防御的策略，事故預防和事故緩解措施，即預防為主;EPR是利用增加冗余性來提高安全性，增加安全系統的數量，這需要精準的操作。而從經濟性上比較，CPR1000基本實現了設計自主化，同時由于電站改動較小，完全可以實現并且設計復用。再加上設備基本實現本地化，小批量生產，能進一步降低造價;EPR是通過增加安全系統冗余席和系統配置來提高安全性，使得費用增加，但由于單機容量大，廠址利用率高，提高了它的經濟性。因此，EPR優勢在于功率大，效率高，CPR1000在于實現了自主化與設備本地化。