由日本原子能机构(Japan Atomic Energy Agency,JAEA)牵头的团队完成了一系列创新浮动式隔震系统的大规模示范试验,该系统旨在与小型模块化反应堆配对使用,以提高选址的适应性,包括在地震活动频繁地区的可行性。
这一系列试验从2024年1月29日持续到2月9日,使用了1/15比例的小堆厂房设计结构模型(长9米、宽3米、高5米),该模型漂浮在安装于世界上最大的振动台上的水箱中,该振动台由日本Hyogo县Miki市的日本国家地球科学与灾害防护研究所(National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience,NIED)运营。
NIED和主要核级设备供应商IHI公司与JAEA合作进行了试验。输入振动台的地震波基于一些观测到的最大地震,包括2011年3月的东日本大地震。安装在浮动模型上和周围水池中的多个加速度计测量了浮动式隔震结构的特征响应,并展示其隔震性能。
此项专有的浮动式隔震系统(FSIS)技术主要是利用一系列用于地震响应阻尼的气腔和用于地震运动能量耗散的消能孔作为结构平台中的地震隔离器,该结构平台与漂浮在水池中的小堆电站底座配对。JAEA表示,这是一种非能动系统,其设计适用于各种厂址地震条件,并能降低配对小堆在水平和垂直方向上的地震响应。
JAEA声称,该系统可提供有效和全方位的地震隔离,预计将增加小堆的设计裕度并提高设计标准化,因为地震阻尼将使单个反应堆/隔震系统配对设计即使在具有挑战性地震设计条件的厂址也能安全抵御地震危害。
JAEA表示:“FSIS配对的反应堆电站由浮力支撑,而气腔和消能孔的隔离器则能够承受地震载荷。这一有效且相对简单的概念旨在大大提高所配对小堆的安全性和可靠性。”
该试验是日本经济产业省(Ministry of Economy, Trade and Industry)通过其核能创新计划(NEXIP)资助的国家项目的一部分。与此同时,该项目还在与行业合作伙伴合作,对FSIS和小堆电站配对概念的具体安全和监管方法进行评估。当前试验中获得的数据将用于验证FSIS和小堆配对概念的抗震设计和安全分析方法。
JAEA及其行业合作伙伴已开始与美国核管会 (NRC) 进行申请前接触,预计JAEA的行业合作伙伴最终将提交与FSIS配对小堆设计的标准设计批准申请。目前的试验将为监管参与提供支持数据。NRC观摩了正在进行的试验,并审核了FSIS试验的质量保证计划。
JAEA表示,FSIS可与任何类型的反应堆以及包含单个或多个反应堆单元的核电站一起部署。JAEA所描述的FSIS配对小堆设计概念可以承受与高地震风险区相关的地面加速度,而这些地区可能不适合建造常规核电站。
JAEA表示:“核能有望在许多国家的脱碳中发挥关键作用,提供FSIS将有助于在日本和其他地区部署小堆,否则这些地区严峻的地震条件将限制新建项目的选址。“
2023年2月,日本政府批准了一项政策,要求开发和建设“下一代创新反应堆”。根据新政策,日本还将通过保持和加强国内供应链以及贡献日本的技术和专业知识,与海外项目合作。
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