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　　AP1000，顧名思義，就是一種“先進的（A）、非能動（P）”核電廠，電功率約為1000MWe。

　　20世紀80年代，美國西屋公司開始了電功率為600MWe的AP600型壓水堆設計工作。該項目從一開始，就制定了以下戰略開發目標：充分采用非能動系統設計和固有安全特性，盡量降低風險，提高安全性，加快執照審批過程；盡量降低比造價，力爭每千瓦造價與現有壓水堆核電廠相當；采用模塊化和標準化技術，縮短施工周期，確保建造進度；采用工程上成熟的堆芯和部件設計，提高可靠性；盡量簡化系統，改進電廠可利用率，降低職業輻射劑量。

　　為了適應電力用戶日益增長的電網規模，提高經濟性方面的競爭力，在AP600的基礎上又啟動了AP1000的開發工作。AP1000的設計以AP600獲得的許可證為基礎，保留了AP600的設計結構，充分利用成熟設備，反應堆主要部件的容量有所增大。AP1000于2005年12月30日獲得了美國核管會頒發的設計證書。

　　AP1000的安全性

　　衡量核電安全性有兩個重要的指標，一個是發生反應堆堆芯熔化的概率，一個是發生大量放射性逸出廠區以致需要采取臨時應急措施的概率。我國核安全局發表的政策聲明《新建核電廠設計中幾個重要安全問題的技術政策》中，提出新建核電廠運行的安全目標是：堆芯熔化概率為10^-5/堆年；大量放射性釋放概率為10^-6/堆年。AP1000預測的堆芯熔化概率為5×10^-7/堆年，大量放射性釋放概率為6×10^-8/堆年，比法規目標還安全一個量級以上。

　　AP1000的經濟性

　　AP1000由于簡化了安全系統配置，采用模塊化的設計與建造技術等，使得建設造價降低，提高了燃料的燃耗深度，延長了換料周期和設計壽命等，使燃料費用和運行費用降低。首批4臺依托項目機組平均的建造比投資低于2000$/kW。從第5臺開始，由我方自主設計和建造，每臺機組造價的比投資可減少300~400$/kW。從第9臺開始，由于國產化和批量化的效應，每臺機組造價的比投資還可減少，可以達到1500$/kW左右的水平。AP1000的發電成本具有更大的潛在競爭力，其全壽期的經濟性更具優勢。

　　AP1000的技術成熟性

　　AP1000反應堆、冷卻劑系統和非能動安全系統的技術成熟性為AP1000核電廠的技術成熟性奠定了基礎。AP1000的反應堆設計基于314型反應堆，而314型反應堆已經具有二十年以上的運行經驗。AP1000核電廠反應堆冷卻劑系統和設備如蒸汽發生器、穩壓器等，都是在已有的運行實踐基礎上選用或改進設計的，包括備受關注的屏蔽電機泵，其供應商也已為軍方和石化行業提供了約1500臺屏蔽電機泵，并創造了服役40余年免維修和免在役檢查的佳績。AP1000非能動安全系統的功能成熟性已歷經試驗驗證，通過了核安全部門的審評；非能動安全系統設備和部件經過大量工程驗證，也是成熟技術。

AP1000設計最大的特色是采用了非能動安全系統。非能動，就是利用自然界物質固有的規律來保障安全，即不需要泵、交流電源、應急柴油機等外界能動動力驅動，而是利用物質的重力、慣性以及流體的自然對流、擴散、蒸發、冷凝等原理，在事故應急時冷卻反應堆廠房（安全殼）并帶走堆芯余熱。

按這種思路的設計，既簡化了系統、減少了設備和部件，又大大提高了安全性。AP1000核電廠較傳統二代核電廠的閥門減少50％，水泵減少35％，安全級管道減少80％，抗震建構筑減少45％，電纜減少70％，廠房建筑和設備配置也都大幅減少。因而在建造時能夠縮短工期，節約成本，在核電廠正常運行期間能夠減少試驗、檢查和維護的工作量。在事故條件下，甚至失去交流電源后72小時以內無需操縱員動作，可以保持堆芯的冷卻和安全殼的完整性。

大顯身手“非能動”

AP1000非能動安全系統包括應急堆芯冷卻系統、安全注入系統、自動降壓系統、非能動余熱排出系統和非能動安全殼冷卻系統等。

以非能動安全殼冷卻系統為例，系統利用鋼制安全殼殼體作為一個傳熱表面，事故條件下安全殼內的蒸汽在安全殼內表面冷凝，然后通過導熱將熱量傳遞到鋼殼體。受熱的鋼殼體外表面通過對流、輻射等，被安全殼外壁自然循環的空氣和水膜帶走熱量。位于安全殼屏蔽構筑物頂部的“大水箱”，能夠通過重力自動對安全殼殼體實施外部噴淋冷卻，并形成水膜，大水箱可以連續3天噴淋并重新補水。

又比如，AP1000的反應堆安裝在由混凝土屏蔽墻和絕熱層組成的堆腔內。在萬一發生反應堆堆芯熔化的嚴重事故時，反應堆壓力容器壁被堆芯熔融物加熱而急劇升溫。此時，設置在安全殼內的換料水箱靠重力自動地向堆腔注水，水經壓力容器外壁和絕熱層之間的流道向上流動，冷卻壓力容器外壁，通過自然循環將熱量帶走，使壓力容器不被熔穿，從而使堆芯熔融物保持在壓力容器內。

此外，AP1000的安全殼裂變產物去除系統、主控室可居留系統、消防系統等也都采用了非能動理念。

舉一反三“非能動”

非能動并不神秘。事實上，非能動作為一種技術手段，從人類嘗試利用核能之初即被應用。靠重力使控制棒下落而停堆、主泵惰轉技術、止回閥技術等一項項非能動技術的應用解決了核電廠中的某一具體問題或替代了某一具體設備。而AP1000將非能動作為一種理念加以系統應用，成為保證核電安全性不可或缺的手段。

非能動的應用不止于核電領域。例如在油氣儲運中，采用非能動控制系統實現管道流體輸送的調節與控制，不需外設動力源和能動設備，能夠適應沙漠、河流、海洋、森林、冰雪等惡劣的自然條件。可以預見，非能動反映了技術探索過程中簡單、可靠、節約、本質的需要，必將在核電和其他領域得到更為廣泛的應用。

（作者系核科學與技術專業博士 劉志弢）