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對核能三代機型的一點建議

濮勵志

據北極星電力網新聞中心2020/3/31 “華龍一號全球首堆藍寶石鑲嵌完成” 報導 : 

“華龍一號不銹鋼水池與M310堆型大不同，在M310堆型原有堆腔水池、燃料廠房不銹鋼水池兩大水池的基礎上，新增4大水池：內置換料水箱、輔助給水箱、非能動熱量導出水池、非能動堆腔注水箱。其中堆腔水池設計比M310堆型的容積大，堆腔水閘門重量是M310堆型的兩倍多。華龍一號單機組不銹鋼水池的焊接量是M310堆型約6倍，探傷量是15倍。此外，設計在核島區域還增加了26個不銹鋼覆面疏水坑，以及8個中放廢液貯槽房間的不銹鋼覆面安裝工程。這些優化意味著華龍一號首堆不銹鋼水池工作量陡然倍增，大大增加了施工周期和難度，因此優化施工、提高工效、勇于創新是貫穿首堆不銹鋼水池施工的永恒主題。”

基于科學實事求是精神, 容我求教諸位先進: 

“華龍一號” 壓水式機型，在類似的三環路M310壓水式上加裝了自然對流的緊急排熱系統，但是我發現安全殼外頂端的巨大水糟，用來移除失水加上斷電全黑事故的馀熱，效率極低，因為安全殼內外溫差最大不過100 度C, 水的密度差很小，自然對流排熱需要巨大熱交換器面積，很難取代原有的直接噴凝系統 。所謂 "安全殼 " 的作用就是用巨大體積的空間, 來吸收消化大破管事故后的蒸汽熱量, 如今塞滿了那么多新增水槽和熱交換器, 體積還夠不夠?

如今阿富汗戰事結束, 大飛機恐襲可能基本已排除,  撞了又不壞的嚴格要求實屬多余,  那麼安全殼外頂端的巨大水槽可取消。熱交換器疊床架屋式擠滿了安全殼內部空間，弊大於利。 如擔心能動式的喪失交流電源或是機組故障, 增加幾組備份的就好了。

上圖中三個紅圈內機組沒必要, 兩個藍方塊內機組數可增加, 基本上回到 CPR1000 。保持現有的也可以, 只要開發成功一套人功智能事故偵測軟件模塊，聯接到主控室，任何時刻幫助操作員做正確判斷，及時處置，可保萬無一失,  還沒開建的新電站就沒必要堅持了。

另外「國家核電公司」已成功引進 Westinghouse AP1000，建成了三門和海陽共四部機組，這批按照美國電力研究所Electric Power Research Institute (EPRI) “Advanced Light Water Reactor Requirements  ( NUREG1242, 1992)取消了能動式中、低壓注水系統,  無法進行我們早已熟知的「喂溢法」( Feed and Bleed) 洩壓注水程序 ，必須等待長時間完全自然降壓後，由頂端水槽自然滴下的水到不銹鋼襯里 ( Liner) 外層冷卻，雖然在安全分析報告中保證了堆心沒有 裸露損壞，但是傳統的能動噴水可以更有效的泄壓冷卻, 沒有理由必須“不干涉半小時。一事不做 “躺平”三天！ 這是明顯的的敗筆。國核又爭取到自行發展加大型1400 MW「國和一號」CAP1400  , 同樣沒具備能動式注水系統。

美國西屋 AP1000 非能動安全殼余熱排除系統簡圖

臺灣省的三環路西屋馬鞍山電站，在 2001年3月18日曾發生嚴重的鹽害, 造成輸電線短路, 全黑中大火, 兩機四臺緊急柴油發電機全部失效, 幸而當初建廠時增加了第五臺, 起動成功, 沒有造成嚴重事故。 所以「三代」要求的增加備份, 遠勝過自然對流。精簡、快速、可控、立馬達到目的。增加一二備份無妨, 但是不應該兩套重疊, 塞滿了整個空間, 劣幣驅良幣 。

最近 (2022年7月) 聯合國原子能組織 IAEA 發布招標公告 533522號 , 要求供應個人電腦核電站基本仿真機給會員國埃及,  指名要即將開建的俄式三代壓水堆 VVER1200, 附帶具備功能擴展至能動「或」非能動排余熱的：1. 法式 EPR1600，2. 美式 AP1000 和 3. 韓式 APR1400 機型,  以便其他會員國考慮。 偏偏獨缺兩者兼具的中國  ”華龍一號” 和非能動加大型 “國和一號” , 不能排除該組織多年來受西方把持, 政治性排擠中國。另一可能是:  疊床架屋式雙重冷卻, 或加大型自然對流, 尚未得到普世青睞, 我正在抗議爭取中 。

改革開放40 年，事事以滿足西方要求為標準，做到了人家規定的，則沾沾自喜，也沒考慮一下是否合理 ? 人家自己還沒做到，中國花了那麼大的投資和人力，等到後來證實多馀，回頭還來不來得及？「彎道超車」其實是「彎道塞車」, 畫蛇添足。

如今美國西屋的喬治亞州AP1000 Vogtle 3 號機勉強起動，4號一延再延，縂價超過300億美元，法式EPR在芬蘭TVO3. 法國  Flamanville  和英國 Hinkley Point C造價和工期都暴升3 、4 倍，整個西方的核電營造都遭遇產業斷鏈的困境。中國內陸核電只要加上冷凝塔和蓄水人工湖就可以解禁了。 不妨自訂「中國3代 +」規范, 具備:  模塊化營造、數字化儀控、抗震0.3G、60 年壽命、 加上「中國創造 」的唯一「智能化 AI 事故偵測系統」，而不再迷信「自然對流」和「大飛機撞擊」等畫蛇添足仰人鼻息的要求。在世界核能工業整個大平臺上 ，站穩話語發聲權,   打開一帶一路 ,  領先全天下的坦途。

濮勵志簡歷

在維也納 IAEA 總部前,  和意大利訓練營與學員合影

安徽安慶人，1946年生，臺灣大學物理系本科，英國 Manchester大學物理博士，美國安娜堡密西根大學博士后, 核能熱工水力及輻射研究。1980 年任職擁有三里島的 GPU公司，參與二號機善后及一號機改良工程, 1985 年創辦 Micro-Simulation Technology 公司，專業核能仿真軟件開發，獲聯合國 IAEA及數十國百余機構采用。國內高校有清華、臺清華、上交 、西交 、東北電大、 華北電大、東華理工、南華、南航、中央等采用, 畢業碩、博士論文數十。自1996年起，擔任 IAEA 年度 “Advanced Reactor Simulation" 講習班主任講席 Lecturer Director。

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