法国E P R的技术特点与前景展望

【法国阿海珐集团网站2007年5月报道】 欧洲压水堆(EPR)是由阿海珐集团
(Areva)的Areva NP公司(即以前的法马通先进核能公司，Framatome ANP)和德国西门子公司(Simens)联合设计的一种第三代反应堆。EPR设计耗时l0年多，耗资1．5亿欧元。法国和德国的一些电力公司也参与了设计，以便在2020年之后替换两国的核电机组。两国核安全机构也参与了有关工作，以便对安全标准进行协调，并为新反应堆的设计制定统一的标准。

EPR主要技术特征：
1．EPR 是在法国N4 反应堆和德国Konvoi反应堆基础上研制的新一代压水堆，汲取了这些核电机组30多年的运行经验。
2．EPR是一个渐进型产品，保持了技术的连续性，不存在技术断代问题。
3．EPR取得了重大的经济和技术进步，安全性提高，产生的长寿命废物少，运行和维护人员受到的剂量明显下降，发电成本显著降低。

经济性：
EPR的发电成本低于第二代反应堆，主要由于以下几个原因：
1．EPR的功率(1600 MWe)比现有压水堆功率大。
2．EPR的设计使用寿命为60年，而不是40年。
3．燃料可以充分使用。在发电量相同的情况下，EPR可以节省17％的铀，并由此减少废物量。
4．堆芯换料计划停堆时间缩短，使反应堆利用率提高。
5．EPR的发电成本低于天然气和其他主要的可竞争能源。而且在核电成本中已纳入了与废物贮存和设施退役有关的外部成本。据法国财政部介绍，与目前的核电机组相比，EPR的安全性将提高l0倍。造价下降l0％ ，预计EPR 的发电成本将降至约3欧分／kWh，比天然气低20％。产生的废物量将减少l5％～30％。建设周期更短，从浇筑第一罐水泥到调试只需57个月。法国电力公司(EDF)于2006年5月发布的一则消息称，EPR单堆的隔夜造价预计为33亿欧元。
EPR的另一个好处是，可全部采用MOX燃料运行，并可继续使用现有的燃料循环系统。

安全性：
通过采用下列措施，反应堆的安全性大幅提高：
· 通过设计简单化、功能多样化和冗余的系统来确保安全功能，系统的自动化程度更高。
·EPR配置4套相同的安全系统，每套系统都能完全独立发挥在非正常状态下冷却堆芯的功效。这4个系统分别设在4个厂房，实行严格的分区实体保护。因内部事件(水灾、火灾等)或外部事件(地震)造成某一系统失灵时，另一系统可代替有故障系统行使安全职能，实现反应堆安全停堆。这些结构性的安全系统将把在役压水堆极低的堆芯破损率再降低一个数量级。
· 根据法国和德国安全机构的共同要求，EPR初始设计考虑了航空器撞击的风险。
为了满足这一要求，设计者为反应堆厂房设计了一种可抗撞击的钢筋混凝土外壳。
“9·ll”事件以后，芬兰在其新核电项目标书中提出了抗航空器撞击的要求，因此，
EPR的设计采纳了这一要求，对钢筋混凝土外壳的厚度和强度进行了调整，但这种调整并不影响EPR的基本设计。
· 尽管发生堆芯熔化的概率很低，但EPR仍采用了可防止熔融堆芯泄漏的设计。
因此即使发生了堆熔事故，熔融物也被滞留在堆芯熔渣释放区内，并可利用重力将堆内换料水贮存箱(IRWST)中的储水直接流入堆芯熔渣释放区对熔融物进行淬火和冷却。
·在高温的作用下，一回路的水会发生分解反应，释放出易爆炸的氢气。为了避免氢气的积累，EPR安装了多个氢催化复合设备，即铂或钯金属板。

EPR在法国的应用前景
按每年1．6％的增长速度计算，到2020年法国的年度电力需求将增长33％，达到约140 TWh。如果不新增l8 GWe的核电装机容量，仅依靠可再生能源和节能是不可能满足这一需求的。
目前，芬兰的EPR将于2009年投入运行，法国也己启动在本国建造一座EPR的示范项目。EDF认为，根据目前的技术和经济条件，在2035年前完成第四代反应堆的开发并在2045年前完成建造是不切实际的。
EDF打算用EPR来填补第四代反应堆与现役反应堆之间的空缺。从2020年起，在20世纪70年代末投入运行的核电机组(40年使用寿期)将逐步退役，EDF打算从2020年开始逐步用EPR来替换这些机组，并希望此过程持续30年， 以便限制年投资额和减轻建造负担.

按照EDF的这种方案，替换进度如下：
EPR原型堆将于2012年投入运行，2015年开始批量建造，陆续在2020--2025年投产。
随着现役反应堆逐渐停运，建造速度可能为每年2 GWe。
如果第四代反应堆不能在2035-2045年投入运行，那么，第三代反应堆有可能运行到2080年，然后再由第四代反应堆替换。到2100年，法国的核电厂将全部由第四代反应堆组成。
在发展第三代反应堆的同时，法国加快了第四代反应堆的研发计划。法国总统希拉克2006年1月5日宣布，法国政府决定立即启动由法国原子能委员会(CEA)领导的第四代核反应堆的研制工作，并计划于2020年之前建成一座第四代原型堆，以便能在未来几十年内减少对石油的依赖。

第四代核能系统只有在20~30年后才能达到工业发展阶段，而在向第四代核能系统过渡的时期内，建造和运行先进的渐进型系统对保持现有知识、技能及工业生产能力是很重要的。
(闫淑敏译张炎校)