Evolution of Russian VVER PWR
16 Sep 2024 / luc / ⭐⭐
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俄罗斯国家原子能集团公司（ROSATOM）的VVER反应堆（俄文：Водо-водяной энергетический реактор，英文音译：Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor; 英语：Water-Water Energetic Reactor）是世界上使用最多的反应堆之一。高度可靠的VVER机型已经拥有超过1300堆年的运行经验。自1960年代第一台VVER机组投运以来，从亚美尼亚山脉到捷克共和国乡村，从北极圈到印度南端，此项技术持续为世界各地提供安全而廉价的电力。
VVER反应堆本体由ROSATOM下属的俄罗斯水压试验设计院(OKB Gidropress)研发，反应堆以外的核电站部分则由ROSATOM的若干设计院负责设计：莫斯科原子能设计院，圣彼得堡原子能设计院（俄罗斯能源技术研究设计学院VNIPIET的分支机构），和下诺夫哥罗德原子能设计院。
VVER是一种压水反应堆（PWR），这是世界上应用最广的堆型，其使用轻水作为冷却剂和慢化剂。然而在设计和使用材料上VVER与常规压水堆间有很大的不同，主要包括以下几点：
- 卧式蒸汽发生器；
- 六边形燃料组件；
- 反应堆压力容器底部无开孔；
- 大容量稳压器。
VVER的历史
第一台VVER机组
1960年代至今已经建设了共67台VVER反应堆（2018年数据）。第一台VVER反应堆于1964年在俄罗斯Voronezh区新沃罗涅日（Novovoronezh）核电厂成功运行。当时这台机组被命名为V-210，此后的第二台为V-365（最初这些数字都代表机组的输出电功率）。从那时起Novovoronezh核电厂便开始成为VVER系列新机型的试验田。如今，ROSATOM仍保持这一传统，新技术只有在国内完全试验过才用于出口。
VVER-440
早期VVER机组的成功运行为后续发展奠定了基础。同样在Novovoronezh核电厂进行首堆示范后，新一代VVER-440成为该系列第一个实现批量建设的机型。斯洛伐克（Bohunice 1-4号机，Mohovce 1-2号机），匈牙利（Paks 1-4号机），保加利亚（Kozloduy 1-4号机），捷克共和国（Dukovany 1-4号机）和芬兰（Loviisa 1-2号机）等欧盟国家都有安全运行VVER-440的经验。
芬兰Loviisa核电站的VVER机组在1971-1972年间完成设计，设计过程中参考了1971年美国原子能委员会（US AEC）发布的核动力厂通用设计准则（GDC）。自此之后，所有VVER机组均遵循这一标准。这些准则定义了所谓“第二代压水堆”的设计理念，因此VVER-440机组在安全系统方面与同时期的其他压水堆十分相似。
VVER-440设计的高可靠性还体现在其提前数十年获得各国监管机构批准的延寿许可上。其设计的充足裕量为机组的安全运行和逐步改造奠定了坚实基础。
VVER-1000 - V-320
VVER-1000是VVER系列的一个重要里程碑，不仅体现于发电功率的提升，还在安全设计方面实现了多项创新。VVER-1000是全世界VVER系列中最常见的堆型，共31台在运，累计约500堆年。在运的VVER-1000主要分为三大类：
- 示范电站，Novovoroneh 5号机，1980年投运；
- 小型系列，四个电站，1983-1986年投运；
- 标准系列，23台机组，1985-2011年投运。 VVER-1000标准系列（V-320）在1980年代前期完成设计，并在俄罗斯、乌克兰、保加利亚（Kozloduy 5-6号机）和捷克共和国（Temelin 1-2号机）的8个厂址建成。VVER-1000安全纪录保持良好，没有发生过严重影响安全的事件。
VVER-1000 - AES-91 & AES-92
在VVER-1000/V-320的经验基础上，圣彼得堡原子能设计院和莫斯科原子能设计院分别开发了AES-91（即VVER-1000/V-428）和AES-92（即VVER-1000/V-412和V-466）机型。除了技术与经济性上的提升，这两种设计还应用了能动+非能动概念以应对超设计基准事故（BDBA）。反应堆、一回路和汽机循环等涉及电能生产的系统改动很少，主要的变化在于安全系统和厂房布置。
中国田湾项目中的AES-91机型（V-428反应堆）是基于最初为芬兰设计但未建造的AES-91初版的改进型号。该设计融合了芬兰监管机构的要求、Loviisa电站VVER-440机组的经验反馈以及国际最佳实践。田湾AES-91机组于2007年投入运行，成为全球首个安装堆芯熔融捕集器的反应堆。
通过欧洲用户要求文件(EUR)认证的AES-92机型曾规划在保加利亚Belene厂址建设，但该项目后来被暂停。目前印度Kudankulam核电站的两台AES-92正在进行启动试验，其中1号机2013年首次达临界。
VVER-1200 - AES-2006
AES-2006是VVER系列产品线上最新的机型。它满足国际上所有针对三代+（Gen III+）核电站的安全要求。俄罗斯目前正在开展第一批AES-2006机组的建设：Sosnovyi Bor厂址两台（列宁格勒第二核电厂），Novovoronezh厂址两台（新沃罗涅日第二核电厂）以及加里宁格勒厂址两台（Baltic项目）。此外，土耳其四台机组和白俄罗斯两台机组的建造合同已经签订，厂址准备工作正在开展中。Temelin 3-4号机（捷克共和国）和Hanhikivi 1号机（芬兰）项目也已经被提上日程。
VVER的未来：VVER-TOI
VVER-TOI（Typical, Optimized, with enhanced Information）项目旨在开发一个标准化的VVER机型，并在技术和经济性上进行重点优化。该设计由莫斯科原子能设计院基于AES-2006/V-392M型号进行改进。VVER-TOI代表了VVER-1200机型未来的发展方向，其设计型号命名为V-510。