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APR-1400型先進壓水式反應爐

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阿联酋Barakah nuclear power plant 的 APR-1400 1号、2号机组

APR-1400（Advanced Power Reactor 1400，装机容量1400 兆瓦）是由韩国电力公司（KEPCO）设计的一种先进压水核反应堆。该反应堆最初被称为韩国下一代反应堆（KNGR）[1] ，是第三代反应堆，由早期的OPR-1000（英语：OPR-1000）发展而来，并融合了美国燃烧工程公司（英语：Combustion Engineering）（CE）System 80+（英语：System 80）设计的一些特性。[2]目前，韩国有4台APR-1400机组在运行（新古里核电站（英语：Kori Nuclear Power Plant）1号和2号机组，原新蔚核电站（英语：Hanul Nuclear Power Plant）3号和4号机组，以及新韩蔚核电站1号和2号机组），另有2台机组在建（新古里核电站3号和4号机组，原新蔚核电站5号和6号机组）。此外，阿联酋巴拉卡核电站（英语：Barakah nuclear power plant）的4台APR-1400机组已建成并投入商业运行。

设计

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APR-1400是一种改进型先进轻水反应堆，基于之前的OPR-1000（英语：OPR-1000）设计。在韩国改进设计下，新反应堆的总功率为1455MWe，热功率容量为 3983 MWt（额定功率为 4000 MW）。[3]

该设计符合43项要求[4] ，主要改进之处在于功率提升、更长的使用寿命和增强的安全性。设计改进还着重于满足经济目标和许可要求。与 OPR-1000 相比，其主要特点如下：

  • 净功率：1400兆瓦（增长40%）
  • 设计寿命：60年（增加50%）
  • 抗震设计基准：0.3g（增加50%）
  • 核心损伤频率：小于 10⁻⁵ /年（降低 10 倍）
  • 核心燃料组件：241个（增加36%）

还进行了其他几项改进，例如全面采用数字化 I/C 以及在安全注射系统 (SIT) 中采用了新系统。

堆芯

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APR-1400反应堆堆芯由241个燃料组件、93个控制元件组件和61个堆芯内仪表组件组成。每个燃料组件包含236根燃料棒，呈16×16排列（部分空间被控制元件的导管占据），燃料为二氧化铀（平均富集度为2.6 wt%）[5][6][7][8]，平均体积功率密度为100.9 W/cm³。经过少量改造，堆芯最多可装载30%的混合氧化物燃料。堆芯设计换料周期为18个月，燃耗最高可达60,000 MWD/MTU，热裕度为10%。[9] 对于控制元件组件，全强度控制棒中使用了76根碳化硼颗粒棒，而部分强度控制棒中使用了 17 根Inconel-625 棒。

一回路

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与 OPR-1000 及之前的 CE 设计一样，APR-1400 也具有两个冷却环路。在每个环路中，加热后的主冷却水从反应堆压力容器 (RPV) 经由一个热段离开，流经一个蒸汽发生器(SG)，然后经由两个冷段返回反应堆压力容器，每个冷段都配备一个反应堆冷却剂泵（主泵） (RCP)，采用Doosan Enerbility（英语：Doosan Enerbility） 与德国 KSB 合作开发的轴封泵，每个反应堆4个主泵，流量26,500 立方米/小时。[4]在其中一个环路的热段上设有一个稳压器(PZR)，运行期间该稳压器内一半蒸汽一半水。两个冷却回路呈对称布置，热段位于 RPV 圆周的直径相对位置。由于蒸汽发生器相对于 RPV 的位置较高，因此在反应堆主泵(RCP)发生故障时，自然对流可以维持反应堆冷却剂的循环。稳压器配备一个先导式泄压阀，该泄压阀不仅可以防止反应堆冷却剂系统过压，还可以在给水完全丧失的情况下进行手动泄压。

二回路

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每台蒸汽发生器均采用 13,102 根 Inconel 690 换热管；与先前设计中使用的 Inconel 600 管材相比，新材料提高了抗应力腐蚀开裂性能。[9]与后期改进的 System 80+ 设计类似，该蒸汽发生器设计集成了一个加热器，用于在给水进入蒸汽发生器之前对其进行预热。与 OPR-1000 设计相比，该蒸汽发生器具有更大的二次给水容量，从而延长了干涸时间，并为操作人员在必要时提供更多干预时间。设计管堵塞裕量为 10%，这意味着即使蒸汽发生器中最多 10% 的管材发生堵塞，机组仍能满功率运行。蒸汽发生器的两条主蒸汽管道均设有五个安全阀、一个主蒸汽泄压阀和一个隔离阀。

安全设计

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APR-1400 主要依靠主动工程系统来应对并缓解事故。

  • 冗余设计：该堆型配备了四列相互独立且高度冗余的安全系统（4 x 100% 容量配置），且在物理上相互隔离。这一设计确保了即使发生多重组件失效，备用系统仍能由应急柴油发电机供电，持续向堆芯注入冷却水。
  • 抗飞机撞击防护：重型双层安全壳，坚固的外壳结构


运行机组

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APR-1400 Summary[10] [11] [12] [13]
核电站 机组 状态 开工
 完工
 商用
新古里核电站（英语：Kori Nuclear Power Plant）
(韩国)[14] 		1 Operational 2008-10-16 2015-10-30 [a][15] [16] 2016-12-12[16]
2 Operational 2009-8-19 2015-11[b] 2019-8[a][18]
3 2026-4临界 2016-9 2026-4-12[19] 2026-8[20][17]
4 建设中 2017-9 – 2026-11[21][17]
新蔚核电站（英语：Hanul Nuclear Power Plant）
(韩国) 		1 Operational 2012-7-10 [22][c] 2022-5[24]
2 Operational 2013-6-19 2020-4[25] 2023-11[26]
3 建设中 [27] 2025-5[28] 2032[28] 2032
4 建设中 [27] 2026-5-29[28] 2033[28] 2033
巴拉卡核电站（英语：Barakah nuclear power plant）
(阿联酋) 		1 Operational 2012-7-18 2017-5-7[d] 2021-4-6[31]
2 Operational 2013-5-28 2022-3-24[32]
3 Operational 2014-9-24 2021-11-4[33] 2023-2-24[34][35]
4 Operational 2015-9-2 –[e] 2024-9-5[37][38][32][36]


Notes
  1. ^ 1.0 1.1 Delayed by fraudulent cabling issue
  2. ^ Cold hydrostatic testing completed November 2015. Hot functional testing completed April 2016.[17]
  3. ^ Cold hydro testing completed in November 2016; hot functional testing scheduled for May–September 2017.[23]
  4. ^ Cold hydrostatic testing completed 16 February 2016.[29] Initial construction completed 5 May 2017, with remaining testing pending operating license permitting fuel loading.[30]
  5. ^ Major RCS components installed in summer 2017.[36]

参见

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维基共享资源上的相关多媒体资源：APR-1400型先進壓水式反應爐

外部链接

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  • Kim, Han-Gon. The Design Characteristics of Advanced Power Reactor 1400 (PDF). Korea Hydro & Nuclear Power Co (报告) (IAEA). 28 October 2009 [13 August 2017]. （原始内容存档 (PDF)于2025-05-27）. 
  • Advanced Nuclear Power Reactors. World Nuclear Association. December 2014 [4 March 2015]. （原始内容存档于13 April 2014）. 
  • Status report 83 - Advanced Power Reactor 1400 MWe (APR1400) (PDF). International Atomic Energy Association. 11 April 2011 [4 March 2015]. （原始内容 (PDF)存档于18 April 2013）. 
  • APR + (Advanced Power Reactor Plus) (PDF). International Atomic Energy Association. 6 November 2013 [4 March 2015]. （原始内容存档 (PDF)于2022-04-12）. 
  • Euan Mearns, Andy Dawson. An Overview of the KEPCO APR1400. Energy Matters. 18 December 2017 [18 December 2017]. （原始内容存档于2022-12-04）. 

參考文獻

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  1. ^ Goldberg, Stephen M.; Rosner, Robert. Nuclear Reactors: Generation to Generation (PDF). Global Nuclear Future (American Academy of Arts and Sciences). 2011: 7 [2026-6-4]. ISBN 978-0-87724-090-7. （原始内容存档 (PDF)于2018-09-20）. 
  2. ^ US design certification sought for APR1400, 2013. WNN. [2026-06-04]. （原始内容存档于2023-04-17）. 
  3. ^ Advanced Nuclear Power Reactors. World Nuclear Association. 2014-8 [29 August 2014]. （原始内容存档于27 August 2014）. 
  4. ^ 4.0 4.1 Kim, Han-Gon. The Design Characteristics of Advanced Power Reactor 1400 (PDF). Korea Hydro & Nuclear Power Co (报告) (IAEA). 28 October 2009 [13 August 2017]. IAEA-CN-164-3S09. （原始内容存档 (PDF)于2025-05-27）. 
  5. ^ Alrwashdeh, Mohammad, and Saeed A. Alameri. 2022. "SiC and FeCrAl as Potential Cladding Materials for APR-1400 Neutronic Analysis" Energies 15, no. 10: 3772. https://doi.org/10.3390/en15103772
  6. ^ Alaleeli, Maithah M., Saeed A. Alameri, and Mohammad Alrwashdeh. 2022. "Neutronic Analysis of SiC/SiC Sandwich Cladding Design in APR-1400 under Normal Operation Conditions" Energies 15, no. 14: 5204. https://doi.org/10.3390/en15145204
  7. ^ Alrwashdeh, Mohammad, and Saeed A. Alameri. 2022. "Chromium-Coated Zirconium Cladding Neutronics Impact for APR-1400 Reactor Core" Energies 15, no. 21: 8008. https://doi.org/10.3390/en15218008
  8. ^ Alrwashdeh, Mohammad, and Saeed A. Alameri. "Preliminary neutronic analysis of alternative cladding materials for APR-1400 fuel assembly." Nuclear Engineering and Design 384 (2021): 111486.
  9. ^ 9.0 9.1 Shin-Kori-3, Korea RO (South). World Nuclear Association. 2015 [11 March 2015]. （原始内容存档于2 April 2015）. 
  10. ^ Samsung-led consortium awarded Korean construction contract. World Nuclear News (World Nuclear Association). 4 June 2015 [26 July 2015]. （原始内容存档于2023-04-17）. 
  11. ^ Fuel loading under way at Shin Kori 3. World Nuclear News. 2015-11-4 [2015-12-16]. （原始内容存档于2022-02-16）. 
  12. ^ Korea, Republic of. IAEA Power Reactor Information System. 2015 [11 March 2015]. （原始内容存档于2019-05-02）. 
  13. ^ United Arab Emirates. IAEA Power Reactor Information System. 2015 [11 March 2015]. （原始内容存档于2026-06-24）. 
  14. ^ 存档副本. [2026-06-04]. （原始内容存档于2026-05-21）. 
  15. ^ World Nuclear News. Recabling delays Shin Kori start ups. World Nuclear News. 18 October 2013 [16 August 2014]. （原始内容存档于2013-10-30）. 
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  18. ^ Second APR-1400 unit starts commercial operation. www.world-nuclear-news.org. [3 September 2019]. （原始内容存档于2021-04-23）. 
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  35. ^ Barakah 3 begins commercial operation - Nuclear Engineering International. 28 February 2023 [2026-06-04]. （原始内容存档于2023-05-05）. 
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  37. ^ Belgium, Central Office, NucNet a s b l, Brussels. Barakah / UAE Hails 'Historic Milestone' As Fourth And Final Reactor Begins Commercial Operation. The Independent Global Nuclear News Agency. 1 March 2024 [2026-06-04]. （原始内容存档于2026-04-11）. 
  38. ^ Fourth Barakah unit starts up. World Nuclear News. [2026-06-04]. （原始内容存档于2026-04-12）. 
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