非能动作为一种技术手段，从人类尝试利用核能之初即被应用。在美国西屋公司把非能动作为设计理念贯彻于AP1000 核电厂之前，非能动技术的应用具有明显的离散特性[3]。即：一项非能动技术的应用通常是为了解决某一具体问题或替代某一具体设备，各非能动系统大多独立用于不同场合，涉及的物理原理各不相同。目前，非能动技术已普遍应用于先进核电站的各个系统，成为保证核电安全性不可或缺的手段。在对非能动技术进行分类的过程中，需要针对不同的运行工况，对非能动技术进行了界定。例如，自然循环技术的应用，在正常的运行工况下，自然循环的实现，需要功率产生热量。如果将其看做外部输入，则严格按照非能动技术的定义来说，这是一个能动的过程；但如果看做自身内部特性，且是无泵产生的循环，则是核电界通常认为的非能动过程。当然如果按照广义非能动的概念，这肯定是一个非能动的过程。在非正常运行的工况下，自然循环的热量来自于内部衰变余热，这就是一个非能动的过程。重力作用类、惯性作用类、氢气复合(点火)器类均是在事故工况下应用的。温差传递类、材料效应类、体积变化类、虹吸效应类、密度锁类、负反馈类、压力作用类、逆止阀类等在事故工况还是正常工况下均可应用。表1 所示的即是在核电领域中应用的非能动技术。

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3 非能动技术历史

3.1 诞生阶段

非能动技术的概念始于核电工业，但是非能动技术的应用却远远早于核电技术的产生。例如在火力发电方面，堕转飞轮的应用可以保证全厂断电的情况下，主泵继续运转。再例如，火电厂及其他工业中逆止阀的应用等，都是非能动的技术类型。自然循环锅炉虽然有观点不被认为是非能动技术，但其自然循环的作用却与非能动技术有着较大关联。可以说非能动技术早在核电之前就已经应用于能源工业。但是非能动概念的提出却是在核电工业之后。

3.2 辅助阶段

在发展自然循环锅炉的同时，20 世纪30 年代开始应用直流锅炉和强制循环锅炉。强制循环锅炉在下降管中增加水泵，以加强蒸发受热面的水循环。直流锅炉没有锅筒，直接由泵将水送入省煤器。70 年代又发明27MPa 压力配1300MW的超临界直流锅炉。后来又发明了直流锅炉和强制循环锅炉复合而成的复合循环锅炉。伴随着锅炉技术的成熟，核电在此时登上历史舞台，而此时在核电中强制循环是当然的主导循环方式。随着核电的不断发展，二代核电中也采用了非能动自然循环技术。但在这个发展过程中，非能动的自然循环技术就被置于从属甚至不很重要的地位。在80 年代到90 年代，中国核动力院、西南物理研究院及西安交通大学[10-14]等就对核电站二次侧非能动堆芯余热应急排放系统进行多次研究。

3.3 壮大阶段

随着核电的技术的成熟，核电发生了3 大严重事故，人们对非能动技术也越来越重视。自20 世纪八十年代具有非能动安全特征的反应堆设计理念首次公开提出[15]开始，先后涌现出了多种不同的设计方案。美国从AP600 到AP1000 发展了非能动反应堆。瑞典提出固有安全特性堆PIUS。欧洲的EPR1000、日本的SBWR、俄罗斯的WWER1000等都采用了非能动安全技术。另外，目前的现役核电站也采用了非能动安全技术。中国核安全局在《核电厂质量保证安全规定》（1991 年7 月27 日国家核安全局令第1 号发布1991 年修改）中提出“非能动”概念。中国的二代加改进堆型都应用了非能动技术，中广核的CPR1000 也更多地采用了非能动安全技术。中国核电总公司也研制了非能动特性反应堆ACR600。目前，非能动技术得到空前重视，非能动安全技术被视为核电安全的大救星。

3.4 历史特点

从非能动自然循环技术在能源工业特别是核电工业中的发展历史可以看出，非能动的自然循环技术在开始时是由于受制于当时技术水平不得不采用的，后来随着人类对水泵技术完善应用，人们就转到功能更为强大的强制循环；后来，人们又应用非能动自然循环作为有益的补充；最后，发现非能动自然循环的可靠安全特性，又转向更多应用非能动自然循环，并首先重视应用于高技术的核电产业。由此，可以看出，非能动技术历史是一种循环式的发展，即是具有“螺旋式上升，波浪式前进”特点。

4 非能动技术误区

4.1 广义非能动系统使用造成误区

从1.2 节广义非能动技术概念和1.3 节非能动技术概念特征可以看到，广义的非能动技术概念出发点很好，希望更多地服务于工程实践。虽然这一概念的优势，可以更多的实现非能动系统的目标。但由于其很明确的一点是，其功能的实现是依靠于其他支持子系统。这样宽松的条件就会造成能动与非能动系统的混淆。工程上也可能放松了对非能动的要求和目标的追求。其实按照1.1 节非能动技术概念和1.4 节非能动概念与能动概念的关联，只要明确了“外力”界定就可以进行判定。因此，1.1节非能动概念明确清晰，既与能动概念有明显区别，同时，也可以有其联系。这样，在实践中可以强化对非能动追求目标，不断开发真正的非能动新技术；同时，也可根据时间、地点和范围来进行确定非能动技术，于是，就可以实现非能动概念与能动概念的协调统一。

4.2 非能动完全是可靠性保证误区

日本福岛事故之后，失去动力源的反思促使人们痛定思痛，非能动似乎是关键的救命稻草。这里主要体现的是非能动系统能够在没有动力源的时候自动启动，带来更多的安全和可靠性。实际而言，虽然非能动系统不依靠于动力源，但在关键时刻是否能够自发启动，也是有一定发生概率的，不是就一定能够启动。非能动系统失效由部件失效和物理过程失效两部分组成，也有其自身的失效概率。其物理失效的一个原因是由于设备失效、运行状态偏离设计状态，引起功率、压力等运行参数偏离设计值，这些参数值在一定范围内发生变化(即存在一定的不确定性分布)，系统在某些参数值组合下将不能完成其功能。这就是非能动系统可靠性问题研究要关注的地方。因此，非能动技术的完全可靠性保证是一个误区。

4.3 非能动一定优于能动系统误区

非能动技术的应用是一个由少到多，而且是伴随能动技术运行的过程。随着能源发展，非能动技术得到越来越多的应用。特别在核电发展中，非能动安全技术成为先进核电的标志。但是从其运行参数量级而言，基本较小，发挥作用有限，也有可靠性问题。也正是因为非能动系统运行的物理过程不依靠能动部件驱动，而是依靠自然力，其驱动力与阻力都受到很多不确定因素的影响，因此物理过程失效成为导致系统失效的重要因素。非能动系统除类似能动系统有部件失效外，还有其物理过程失效，而物理过程失效在能动系统中通常是不研究的。因为在能动系统中，物理过程是由外部的能动部件驱动的，驱动力通常不受时间序列演变过程的影响，只要能动部件不失效，其物理过程一般不会失效。而且，所谓广义非能动系统更依赖于其他支持系统，一旦支持系统出问题，必定非能动系统无法启动。也就丧失其非能动特性。因此，非能动技术一定优于能动技术是一个误区。正确的应用应该是，能动技术与非能动技术联合交叉使用，这样，系统功能的实现是最可靠的，系统的运行也才是最优的。