全球第一個VVER-TOI反應堆正在俄羅斯庫爾斯克Ⅱ號核電站(Kursk Ⅱ)建造,使用與早期VVER相同的工程方法,但也有一些獨特的特點。
1、VVER-TOI應急設計
俄羅斯設計的VVER-TOI,是基于VVER-1200核電站的工程解決方案。
VVER-TOI設計提供了更長的電廠自我維持應急運行時間,以及更少的固體放射性廢物和排放物。
它結合了主動和被動安全系統(tǒng)。此外,它還確保在各種自然和人為事件組合導致完全停電的情況下,反應堆設備能夠過渡到安全狀態(tài)。
動力裝置能夠在同時發(fā)生的商用飛機墜毀、地震和海嘯中幸存下來。無需操作員干預的電廠寬限期已延長至72小時。
由于VVER-TOI設計采用與其前身相同的工程方法,因此不需要改變電廠的基本概念、結構和布局解決方案,只是需要新的設備布局。
蒸汽發(fā)生器分兩排布置,兩個蒸汽發(fā)生器排成一排,早期的設計要求在核反應堆周圍設置切線。
2、蒸汽發(fā)生器設計
設備改造包括蒸汽發(fā)生器的新設計,頂部沒有蒸汽集管,蒸汽從一個直接連接到蒸汽管線的噴嘴流出(早期設計的10個噴嘴采用經(jīng)典設計,蒸汽通過該噴嘴進入公共蒸汽集管,然后進入蒸汽管線)。新蒸汽發(fā)生器長16米,直徑超過4米,重量為355噸。
蒸汽發(fā)生器的中部有冷卻液進口和出口集管,11000熱交換管的末端(盤管)固定在此處。管徑16mm,壁厚1.5mm,長度11-17m。與VVER-1200 PGV型蒸汽發(fā)生器1602t/h相比,VVER-TOI型蒸汽發(fā)生器的蒸汽生成能力增加到1652t/h。
與VVER-1200 PGV型蒸汽發(fā)生器的803MW相比,新蒸汽發(fā)生器的標稱熱功率為828MW。
3、反應堆壓力容器
反應堆容器的設計也已改變。底部直徑增加了100mm,等于堆芯殼體的外徑(經(jīng)典設計提供了底部和堆芯殼體之間的結構連接)。
噴嘴區(qū)域的底部殼體也是支撐殼體,但不包括焊接接頭(與經(jīng)典設計中的五個或六個焊縫相比,有四個容器焊縫)。
偶數(shù)和奇數(shù)噴嘴軸線之間的角度已更改為78°(經(jīng)典設計規(guī)定為55°)。
焊接接頭的減少,意味著反應堆容器的制造速度加快,焊接、清潔和無損檢測的勞動力成本降低,這也會提高反應堆容器設計的可靠性。
4、庫爾斯克Ⅱ號核電站
庫爾斯克Ⅱ號核電站是第一個使用VVER-TOI反應堆的項目,它有四個新的發(fā)電機組,每個機組的容量為1300MW。
AEM技術公司(Rosatom機械工程部門AtomEnergoMash的子公司)是唯一一家能夠制造完整核蒸汽發(fā)生器的俄羅斯制造商,也是VVER-TOI的制造商。
該公司于2018年開始生產(chǎn)第一臺VVER-TOI。庫爾斯克Ⅱ號核電站-1號機組反應堆的容器和蒸汽發(fā)生器于2020制造,并于2021年4月裝運。
庫爾斯克Ⅱ號核電站2號機組反應堆設備制造目前正在進行中,2號機組反應堆的整套蒸汽發(fā)電機組將于2022年上半年裝運。
AEM技術總監(jiān)伊戈爾·科托夫(Igor Kotov)表示,庫爾斯克Ⅱ號核電站是俄羅斯VVER技術發(fā)展的下一階段。
“AEM技術公司是該設備的最大制造商,VVER-TOI制造對我們來說是一個挑戰(zhàn)。這是一個展示我們快速調(diào)整制造流程以應對新挑戰(zhàn)、保持高標準能力的機會。盡管存在檢疫限制,我們還是成功地制造了第一套具有俄羅斯新的VVER-TOI型反應堆?!笨仆蟹蛘f。
5、AEM技術公司
AEM技術公司每年最多生產(chǎn)四套電廠設施。截至2025年,該公司積壓的訂單價值1930億盧布。
該公司截至2028年的核電廠設備制造計劃,包括24個帶內(nèi)部構件的反應堆容器和93個蒸汽發(fā)生器,投資計劃為388個新設備項目的調(diào)試和相關投資提供了約97億盧布。
AEM技術公司設施目前正在為位于Rooppur(孟加拉國)、Akkuyu(土耳其)、Kudankulam(印度)、田灣(中國)、徐大堡(中國)和庫爾斯克II(俄羅斯)的核機組制造設備。
12月27日,庫爾斯克Ⅱ號核電站1號機組內(nèi)安全殼(VZO)圓頂?shù)陌惭b完成。
VZO的最后一層由Trest RosSEM的專家安裝,Trest RosSEM是Rosatom工程部門(ASE)一部分。內(nèi)部安全殼是保證核電站輻射安全的最重要裝置。
庫爾斯克核電站新機組施工第一副主任安德烈·奧沙林(Andrei Osharin)說:“外殼最后一層的安裝是一項非常苛刻的操作,需要高度專業(yè)化,因為安裝的金屬結構重量為265噸,要求安裝精度高,公差為10mm。該層底部直徑為27米。頂部完全變細,形成一個密封圓頂。一號機組反應堆廠房的結構現(xiàn)已達到61.7米的高度?!?/DIV>
內(nèi)部安全殼穹頂部分的分層安裝,由世界上最強大的履帶式起重機之一Liebherr進行,其起重能力高達1350噸。這臺起重機是專門運到施工現(xiàn)場進行這項工作的。
安全殼內(nèi)殼穹頂部分的安裝,為反應堆廠房內(nèi)的工作開辟了一條新的戰(zhàn)線。
現(xiàn)在可以開始連接和啟動環(huán)形吊車,安裝反應堆容器、蒸汽發(fā)生器和主循環(huán)管道,以及完成廠房的工作,包括安全殼內(nèi)的覆層結構和創(chuàng)建清潔的安裝區(qū),這是開始安裝反應堆容器的先決條件。
“圓頂?shù)陌惭b是庫爾斯克Ⅱ號核電站建造過程中的一個里程碑事件,”Atomstroyexport副總裁、庫爾斯克II核電站建造項目總監(jiān)Oleg Spherle指出,“對我們來說,最重要的是在2021完成內(nèi)部安全殼的安裝,因為熱回路的關閉創(chuàng)造了在冬季反應堆建筑中央大廳工作的舒適條件。”
建筑商將于2022年3月開始澆筑內(nèi)保護殼的圓頂混凝土。1號機組內(nèi)部安全殼的建造耗時兩年——第一層的安裝于2019年12月開始。
同樣在12月27日,OMZ集團的一部分Izhorskiye Zavody根據(jù)AEM技術(Rosatom機械工程部門Atomenergomash的一部分)的訂單完成了庫爾斯克Ⅱ號核電站-2號機組壓力補償器的制造。該設備已成功通過所有液壓試驗。
壓力補償器在反應器的一回路中運行,用于在裝置的標稱運行模式下產(chǎn)生和維持回路中的壓力,以及限制瞬態(tài)和緊急模式下的壓力波動。在液壓試驗期間,容器在高溫下進行密封性試驗,補償器配有加熱至96℃的水。
試驗期間,儲罐內(nèi)的壓力達到該設備允許的最大值-24.7Mpa,通過所有測試并被委員會接受。
設備正在準備運往現(xiàn)場,壓力補償器的質(zhì)量為185噸。組裝長14米,直徑3.3米。其內(nèi)部體積為79立方米,壁厚為152毫米。
庫爾斯克Ⅱ核電站是目前庫爾斯克核電站的替代電站,采用新設計VVER-TOI反應堆的前兩臺機組,調(diào)試將與運行電廠庫爾斯克1號和2號反應堆的RBMK反應堆的停運同步進行。
6、庫爾斯克Ⅰ號核電站
現(xiàn)有工廠的庫爾斯克Ⅰ號核電站在12月早些時候被永久關閉。
經(jīng)過45年的運行,俄羅斯庫爾斯克核電站Ⅰ號核電站于12月19日永久關閉。
RBMK-1000發(fā)電機組被關閉,以無發(fā)電模式運行,相關許可證由俄羅斯聯(lián)邦環(huán)境、技術和核監(jiān)督局(Rostekhnadzor)頒發(fā)。
庫爾斯克核電站代理主任亞歷山大·烏瓦金(Alexander Uvakin)說:“自1976年12月19日開始運行以來,該機組發(fā)電量超過251TWh??紤]到目前的能源消耗,這足以確保庫爾斯克地區(qū)30年的能源。該裝置已可靠、安全地工作?!?/DIV>
核能公司總經(jīng)理安德烈·彼得羅夫(Andrei Petrov)指出:“庫爾斯克核電站開始了一個新的故事?,F(xiàn)在,庫爾斯克核電站退役RBMK-1000發(fā)電機組的容量更換站的建設正在全面展開。新機組正在按照俄羅斯設計師根據(jù)VVER-1200技術解決方案創(chuàng)建的最現(xiàn)代化的國內(nèi)設計核電站項目進行建造。使用VVER-TOI反應堆建造的發(fā)電機組將提高功率,并改善技術和經(jīng)濟指標?!?/DIV>
庫爾斯克Ⅱ號核電站是第一個使用VVER-TOI的項目,將有四個容量為1300MW的新發(fā)電機組。
AEM 技術公司于2018年開始生產(chǎn)第一臺VVER-TOI。庫爾斯克Ⅱ號核電站1號機組的反應堆容器和蒸汽發(fā)生器于2020制造并于2021年4月裝運。庫爾斯克Ⅱ號核電站2號機組的設備制造目前正在進行中,2號機組的整套蒸汽發(fā)電機組將于2022年上半年裝運。
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