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2022年1月19日 星期三
全球首个VVER-TOI反应堆的最新发展
所属分类:技术前沿
来源:嘿嘿能源heypower
更新日期:2022-01-05

全球第一个VVER-TOI反应堆正在俄罗斯库尔斯克Ⅱ号核电站(Kursk Ⅱ)建造,使用与早期VVER相同的工程方法,但也有一些独特的特点。

1、VVER-TOI应急设计

俄罗斯设计的VVER-TOI,是基于VVER-1200核电站的工程解决方案。

VVER-TOI设计提供了更长的电厂自我维持应急运行时间,以及更少的固体放射性废物和排放物。

它结合了主动和被动安全系统。此外,它还确保在各种自然和人为事件组合导致完全停电的情况下,反应堆设备能够过渡到安全状态。

动力装置能够在同时发生的商用飞机坠毁、地震和海啸中幸存下来。无需操作员干预的电厂宽限期已延长至72小时。

由于VVER-TOI设计采用与其前身相同的工程方法,因此不需要改变电厂的基本概念、结构和布局解决方案,只是需要新的设备布局。

蒸汽发生器分两排布置,两个蒸汽发生器排成一排,早期的设计要求在核反应堆周围设置切线。

(来源:微信公众号“嘿嘿能源heypower”ID:heiheinengyuan 作者:国际能源)

2、蒸汽发生器设计

设备改造包括蒸汽发生器的新设计,顶部没有蒸汽集管,蒸汽从一个直接连接到蒸汽管线的喷嘴流出(早期设计的10个喷嘴采用经典设计,蒸汽通过该喷嘴进入公共蒸汽集管,然后进入蒸汽管线)。新蒸汽发生器长16米,直径超过4米,重量为355吨。

蒸汽发生器的中部有冷却液进口和出口集管,11000热交换管的末端(盘管)固定在此处。管径16mm,壁厚1.5mm,长度11-17m。与VVER-1200 PGV型蒸汽发生器1602t/h相比,VVER-TOI型蒸汽发生器的蒸汽生成能力增加到1652t/h。

与VVER-1200 PGV型蒸汽发生器的803MW相比,新蒸汽发生器的标称热功率为828MW。

3、反应堆压力容器

反应堆容器的设计也已改变。底部直径增加了100mm,等于堆芯壳体的外径(经典设计提供了底部和堆芯壳体之间的结构连接)。

喷嘴区域的底部壳体也是支撑壳体,但不包括焊接接头(与经典设计中的五个或六个焊缝相比,有四个容器焊缝)。

偶数和奇数喷嘴轴线之间的角度已更改为78°(经典设计规定为55°)。

焊接接头的减少,意味着反应堆容器的制造速度加快,焊接、清洁和无损检测的劳动力成本降低,这也会提高反应堆容器设计的可靠性。

4、库尔斯克Ⅱ号核电站

库尔斯克Ⅱ号核电站是第一个使用VVER-TOI反应堆的项目,它有四个新的发电机组,每个机组的容量为1300MW。

AEM技术公司(Rosatom机械工程部门AtomEnergoMash的子公司)是唯一一家能够制造完整核蒸汽发生器的俄罗斯制造商,也是VVER-TOI的制造商。

该公司于2018年开始生产第一台VVER-TOI。库尔斯克Ⅱ号核电站-1号机组反应堆的容器和蒸汽发生器于2020制造,并于2021年4月装运。

库尔斯克Ⅱ号核电站2号机组反应堆设备制造目前正在进行中,2号机组反应堆的整套蒸汽发电机组将于2022年上半年装运。

AEM技术总监伊戈尔·科托夫(Igor Kotov)表示,库尔斯克Ⅱ号核电站是俄罗斯VVER技术发展的下一阶段。

“AEM技术公司是该设备的最大制造商,VVER-TOI制造对我们来说是一个挑战。这是一个展示我们快速调整制造流程以应对新挑战、保持高标准能力的机会。尽管存在检疫限制,我们还是成功地制造了第一套具有俄罗斯新的VVER-TOI型反应堆。”科托夫说。

5、AEM技术公司

AEM技术公司每年最多生产四套电厂设施。截至2025年,该公司积压的订单价值1930亿卢布。

该公司截至2028年的核电厂设备制造计划,包括24个带内部构件的反应堆容器和93个蒸汽发生器,投资计划为388个新设备项目的调试和相关投资提供了约97亿卢布。

AEM技术公司设施目前正在为位于Rooppur(孟加拉国)、Akkuyu(土耳其)、Kudankulam(印度)、田湾(中国)、徐大堡(中国)和库尔斯克II(俄罗斯)的核机组制造设备。

12月27日,库尔斯克Ⅱ号核电站1号机组内安全壳(VZO)圆顶的安装完成。

VZO的最后一层由Trest RosSEM的专家安装,Trest RosSEM是Rosatom工程部门(ASE)一部分。内部安全壳是保证核电站辐射安全的最重要装置。

库尔斯克核电站新机组施工第一副主任安德烈·奥沙林(Andrei Osharin)说:“外壳最后一层的安装是一项非常苛刻的操作,需要高度专业化,因为安装的金属结构重量为265吨,要求安装精度高,公差为10mm。该层底部直径为27米。顶部完全变细,形成一个密封圆顶。一号机组反应堆厂房的结构现已达到61.7米的高度。”

内部安全壳穹顶部分的分层安装,由世界上最强大的履带式起重机之一Liebherr进行,其起重能力高达1350吨。这台起重机是专门运到施工现场进行这项工作的。

安全壳内壳穹顶部分的安装,为反应堆厂房内的工作开辟了一条新的战线。

现在可以开始连接和启动环形吊车,安装反应堆容器、蒸汽发生器和主循环管道,以及完成厂房的工作,包括安全壳内的覆层结构和创建清洁的安装区,这是开始安装反应堆容器的先决条件。

“圆顶的安装是库尔斯克Ⅱ号核电站建造过程中的一个里程碑事件,”Atomstroyexport副总裁、库尔斯克II核电站建造项目总监Oleg Spherle指出,“对我们来说,最重要的是在2021完成内部安全壳的安装,因为热回路的关闭创造了在冬季反应堆建筑中央大厅工作的舒适条件。”

建筑商将于2022年3月开始浇筑内保护壳的圆顶混凝土。1号机组内部安全壳的建造耗时两年——第一层的安装于2019年12月开始。

同样在12月27日,OMZ集团的一部分Izhorskiye Zavody根据AEM技术(Rosatom机械工程部门Atomenergomash的一部分)的订单完成了库尔斯克Ⅱ号核电站-2号机组压力补偿器的制造。该设备已成功通过所有液压试验。

压力补偿器在反应器的一回路中运行,用于在装置的标称运行模式下产生和维持回路中的压力,以及限制瞬态和紧急模式下的压力波动。在液压试验期间,容器在高温下进行密封性试验,补偿器配有加热至96℃的水。

试验期间,储罐内的压力达到该设备允许的最大值-24.7Mpa,通过所有测试并被委员会接受。

设备正在准备运往现场,压力补偿器的质量为185吨。组装长14米,直径3.3米。其内部体积为79立方米,壁厚为152毫米。

库尔斯克Ⅱ核电站是目前库尔斯克核电站的替代电站,采用新设计VVER-TOI反应堆的前两台机组,调试将与运行电厂库尔斯克1号和2号反应堆的RBMK反应堆的停运同步进行。

6、库尔斯克Ⅰ号核电站

现有工厂的库尔斯克Ⅰ号核电站在12月早些时候被永久关闭。

经过45年的运行,俄罗斯库尔斯克核电站Ⅰ号核电站于12月19日永久关闭。

RBMK-1000发电机组被关闭,以无发电模式运行,相关许可证由俄罗斯联邦环境、技术和核监督局(Rostekhnadzor)颁发。

库尔斯克核电站代理主任亚历山大·乌瓦金(Alexander Uvakin)说:“自1976年12月19日开始运行以来,该机组发电量超过251TWh。考虑到目前的能源消耗,这足以确保库尔斯克地区30年的能源。该装置已可靠、安全地工作。”

核能公司总经理安德烈·彼得罗夫(Andrei Petrov)指出:“库尔斯克核电站开始了一个新的故事。现在,库尔斯克核电站退役RBMK-1000发电机组的容量更换站的建设正在全面展开。新机组正在按照俄罗斯设计师根据VVER-1200技术解决方案创建的最现代化的国内设计核电站项目进行建造。使用VVER-TOI反应堆建造的发电机组将提高功率,并改善技术和经济指标。”

库尔斯克Ⅱ号核电站是第一个使用VVER-TOI的项目,将有四个容量为1300MW的新发电机组。

AEM 技术公司于2018年开始生产第一台VVER-TOI。库尔斯克Ⅱ号核电站1号机组的反应堆容器和蒸汽发生器于2020制造并于2021年4月装运。库尔斯克Ⅱ号核电站2号机组的设备制造目前正在进行中,2号机组的整套蒸汽发电机组将于2022年上半年装运。


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