核电站常见堆型，如AP1000，EPR，华龙一号的主要区别在什么地方？

同样作为压水堆的几种主要堆型，常看到介绍说使用157组件或177组件，但这些堆型从设计和建设上的区别在什么地方？建设和使用成本如何？谢谢!

感谢大神指点，标题不应该说常见堆型，毕竟这些三代技术还没有广泛应用，只是本人从事投资工作，希望了解未来新建核电的发展方向，因此关注的是这些有望在未来存在开发空间的技术。

热心的小回应 · 2021-1-9 10:21:42

国内核电站最常见的是法马通M310堆型及其国产化改进型号CPR1000，主要是CPR1000（中国改进型百万千瓦级核电站），基本上国内在建国产化核电项目（除了下面提到的以外）都是这两个型号。特点是技术成熟，国产化率高（目前超过90%），建设成本合理，在2000美元/kW上下。
M310是法国珐玛公司通设计的第二代压水堆核电站900MW电功率的三环路标准化版本（CP0、CP1、CP2）的出口型，国内最早引进在大亚湾。
M310堆型另一个国产改进版本是CNP1000（China Nuclear Power），国内只有两环路版本的CNP650机组的核电站，海南昌江和秦山二期扩建机组，三环路的CNP1000没有实际建设。
CPR1000、CNP1000都只能算是二代半或者二代改。
CNP1000的三代改进版本是ACP1000，CPR1000的三代改进版本是ACPR1000+，在三代技术改进路线上分别吸收AP1000和EPR的思路和经验，两兄弟在国际市场上打架，结果合体变成“华龙一号”。

国内还有田湾核电引进的俄罗斯VVER1000机组，秦山三期的CANDU机组，秦山一期的原型CNP300的30万机组。
CNP300卖了六台给巴基斯坦的哈希玛核电站，这个交易（据未经证实的消息）是中巴核合作的一部分（另一部分我们还是不要说得好），然后ACP1000准备出口给巴基斯坦的卡拉奇核电站2号机组，但是ACP1000在国内没有建成项目，最后卖的是华龙一号，一口气卖了三台，同时在国内建设福清5、6机组、防城港二期。

所谓157组件是M310系列的设计，组件数目157个，到ACP1000，组件增加到177，功率增加了5~10%，这一改进被华龙一号继承。

EPR是法马通和西门子开发的三代核电项目，欧洲反应堆，在建项目国内是台山核电。国际上有芬兰Olkiluoto 3，法国弗拉芒维尔核电站，都超期超支很严重。EPR单堆功率最大，四环路机组，单堆电功率1700MW，燃料组件数目241。
EPR是法国4环路压水堆（就是M310的原始版的四环路兄弟N4）和德国西门子Konvoi核电站结合改进的三代堆，EPR还有个三环路版本叫EPR1000，目前没有啥消息。

AP1000是西屋开发的三代核电机组，国内在建项目是三门和海阳四个机组，美国国内有四个机组，三门核电因主泵供货问题严重超期。AP1000的特点是双环路，屏蔽泵，非能动冷却系统，模块化建设和系统简化。但是屏蔽泵放大的工程难度不小，坑了一把。
AP1000燃料组件数目是157。M310的血统最早也可以上溯到西屋公司，所以两者组件数目相当是非常非常可以理解的。
AP1000引进之后的国产化放大版本是CAP1400，计划建在石岛湾。

如果需要对上述堆型做进一步了解，以下是参考资料：
CPR1000介绍_图文
CNP1000核电厂工程技术方案
AR1000和EPR资料
常规岛设计技术交流（这个是ACP1000版本的卡拉奇核电站常规岛介绍）
华龙一号得找业内人士了（补充，有透露为三列物理隔离的专设安全措施）

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实际上M310—CPR1000的区别不大，EPR大致就是M310系的四环路四列100%安全措施，然后是通常三代核电的双层大容积安全壳，氢复合器、专设泄压和安注设备，融化堆芯捕集之类的东西。AP1000的减法就差别就大了，安全措施区别非常大，至于具体区别，推荐《非能动安全先进核电厂AP1000》一书。华龙一号目前透露的细节不多，可以确定有类似AP1000的非能动冷却余热导出，但反应堆设计依然是CPR和CNP系列的发展，和M310的区别有限。
EPR和AP1000的所有项目都面临超期、超支严重的局面。美国AP1000项目估算建成价超过6200$/kW，甚至可能突破7000$/kW，EPR芬兰项目推迟9年，并且30亿欧元预算超支至105亿欧元（1600MWe）。国内AP1000三门核电项目预算1.63万/千瓦，现在早超了，台山核电成本不清楚。
顺利推进和竣工的三代核电主要是俄罗斯的三代机组（纠正一下，也超期两三年了，刚投产），韩国国内的APR1400，以及日本的三代沸水堆机组。俄罗斯的三代机组报价在3000~3500美元/千瓦，韩国在3500美元/千瓦（阿联酋项目）。韩国在阿联酋项目上的成功和AP1000的拖延，可以认为刺激了华龙一号出台。

热心的小回应 · 2021-1-9 10:21:43

除题目中的几个堆型，再加一个VVER，这些都是当世主流、且在中国都有建设的三代+反应堆。它们的差别在于一回路设计、安全系统设计、熔堆应对策略。下面用图片简单说说......
所有这些反应堆都是压水堆，1000MW级别，一回路都有压力容器、控制棒驱动机构、稳压器、蒸汽发生器、主泵和主管道，冷却剂热力学参数都是~300度、155bar. 典型的压水堆如下图所示：

国内主流的二代压水堆（M310，CPR1000...）下面按照一回路与二代压水堆的差别，由近而远分别介绍每种三代堆。

1.华龙一号HPR1000
不管是中核版的华龙还是广核版的华龙，一回路都仍然是典型的三环路设计，就跟上面的图一样。一回路主要改进之处在于，堆芯设计由157燃料组件变177了。反应堆功率还是差不多1000MW，而燃料组件数变多了，压力容器也变大了，那么就减小了热功率密度，提高了安全裕度。此外，压力容器底部也没有二代反应堆的用于堆内探测的穿孔了，这减小了冷却剂泄露的风险。稳压器也变大了些，增加了调节一回路压力的裕度。
在主设备设计参数上，中核和广核的华龙有一些差别（例如稳压器尺寸），但大体还是很相似的。两个华龙最大的差别在于安全系统的设计。
中核华龙的安全系统（例如安注），只有两列；两列安注接到三个环路上。这个和典型的二代堆一样。广核的就不同了：每个环路都独立对应一个安全系统。

华龙安全序列设计：中核版（左）和广核版（右）2017年年中能源局批准了中核、广核的“华龙一号融合方案“，反正在一回路方面是“一个华龙”，安全系统方面就“各自表述”了。
话说回来，不管融合不融合吧，华龙一号的设计是有后发优势的：融合了EPR的双层安全壳设计、VVER的二次侧非能动余热排出技术、AP1000的熔堆工况下堆内保留（In-Vessel Retention)技术。

2. EPR
华龙的一回路和二代堆很像，而EPR则是把原来的二代堆变大了：输出功率从1000MW提高到1600MW, 环路数由三变四，如下图：

EPR一回路EPR的安全理念是增加冗余度，做到极致，每个环路都有独立的安全系统，隔离的厂房；应急柴油机也是增加到惊人的6台（想想就知道成本得有多高...）。应对熔堆事故方面，EPR首创“堆底补集器”，就是一旦发生熔堆事故，EPR不相信压力容器能hold住熔融物（这和AP1000不同），于是在反应堆底部挖个大坑，让熔融物能扩散分布在坑里，再注水冷却。

EPR熔融物补集器此外EPR的双层安全壳也是首创，可能是地表上最坚固的建筑之一，内层预应力混凝土厚1.3m，外层钢筋混凝土厚1.8m，对比一下自家的墙壁~

3. VVER
俄罗斯的一回路设计特别之处在于其蒸汽发生器是横放的，而其他所有堆型都是竖放的。

VVER一回路（看横放的steam generator）除了横放之外，蒸汽发生器另外一个特点就是它有一个非能动余热排出系统：一旦二次侧的正常和紧急补水都不行了，蒸汽被导到安全壳外面冷却，冷凝成水之后又流回到蒸汽发生器里面，从而实现自然循环，带走蒸汽发生器一次侧的热量。这一设计也被华龙参考了。

二次侧非能动余热排出系统在应对熔堆事故上，VVER和EPR一样，都是选择堆底挖坑、补集冷却熔融物的策略。

4. AP1000
AP1000的一回路就两环路，每个环路一个蒸汽发生器、两个主泵。

AP1000一回路AP1000的主泵和别的反应堆不一样，其他反应堆用的是轴封泵，AP1000是屏蔽泵，也是个很有故事的泵。在安全系统方面，AP1000是革新性的设计，它不像EPR那样增加冗余的保护系统，而是减少系统数量，而且采用非能动设计，也就是安全功能的实现不依赖于电源（电网、柴油机都挂了反应堆仍然安全，72小时不需要干预）。主要的非能动系统就有余热排出系统（PRHR），安全壳冷却系统PCCS等。

PRHR（左）和PCCS（右）在应对熔堆方面，AP1000是In-Vessel Retention (IVR) 方法的践行者，华龙一号也是。美国人计算得出“通过水冷却压力容器外表面可以防止压力容器破损”的结论，而法国人和俄国人对此并不认同，因此EPR和VVER采取堆坑补集器的方法。

热心的小回应 · 2021-1-9 10:21:44

压水堆沿着纵深防御的理念不断演进，有点不堪重负，例如EPR，是加法理念，使反应堆越来越复杂，同时大大提高了成本。而AP1000采用减法理念，通过非能动技术简化设备，在提高安全的同时降低了成本，迎合了业主，受到了青睐。华龙一号是在M310的基础上，吸收三代先进经验改进而来，将其157组件扩展到177个，实现具有自主知识产权的核电技术，可以出口。随着国内三足鼎立的局面形成，避免内耗，中核，中广核，国核技分工明确:中核与中广核的华龙一号平分海外市场，国核技引进AP1000面向国内市场。不过这种利益分配，可能更是国家的一厢情愿，最终还得市场说了算。

热心的小回应 · 2021-1-9 10:21:45

题主问的都是三代核电，目前这三种技术全球还没有一台机组顺利建成投运，国内在建中的主要就是这三个技术，目前国家大的方针是发展三代核电，以后新批机组也都将是三代的。
Ap1000原技术是美国西屋公司的，通过国核技引进国内，最开始只有法国的EPR 与之抗衡，Ap 1000工程堆是山东海阳核电，设计思路是通过非能动降低系统复杂程度同时提高安全等级，EPR 是广核的广东台山核电，设计思路与前者相反是通过增加冗余来提高安全性，中国的ap1000为世界首例（现在在国外也已经有了在建项目，只是中国的最早）。两者建设过程中均不如二代半建设顺利，在建造过程中Ap1000由于设计理念的先进性和经济性开始超过Epr ，可以说现在国内应该不会再有Epr 项目开批了，基本上朝向Ap 1000技术倾斜，但Ap 1000主泵技术也在受限，发展也不尽如人意。于此同时中核和广核作为国内核电两大巨头都在研制自己的三代核电，为了抓住Ap1000的瓶颈期，集中技术优势提高国产核电技术水平和竞争力，在能源局的撮合下两家技术融合形成了国产的三代技术也就是华龙一号，由于兼备了两大公司的科研力量又身背核电走出去的战略目标，华龙一号发展迅速，目前在国内已经有四台机组在建，同时巴基斯坦项目也已经开工，大有抢占Ap1000三代市场的势头，所以Ap 1000也加紧主泵研发，首批前段时间主泵已经到达海阳核电。
总结来说，Ap 1000技术先进国际认可度高，但受几个关键技术限制，华龙一号国家战略意义重大背后又有比较强大的科研团队，但未来建设是否顺利还有待检验。加之这背后还有国核(已经和中电投合并)，中核，中广核三个核电巨头的角力，谁能主导市场结果还不一定，不过基本可以确定Epr在国内应该不会再批了。答主为核电行业里非核专业的，只能说个大概，希望对题主有帮助。

热心的小回应 · 2021-1-9 10:21:46

刚好前阵子实习参观了在建的华龙一号-福清核电站5号机组，贴几张图供题主了解关于，组件数量增至177，现场的工程师介绍，提高功率并不是主要目的，m310的经济性已经足够，主要目的是为降低堆芯的功率密度，控制反应性。ap1000是西屋开发的堆型，目前坑在屏蔽泵上，大学生一枚。

核电站常见堆型，如AP1000，EPR，华龙一号的主要区别在什么地方？

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