5.1 非能动技术研究课题

非能动技术正处于发展的黄金时期，但是面临着很多问题需要研究，以便于更好更可靠地应用非能动技术。最首要的问题是非能动技术的共性问题，即：可靠性问题。这是非能动技术发展的根本保证。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。非能动技术关键共性问题就是包括部件失效和物理过程失效两部分的可靠性研究。同时，非能动技术不同类型也存在着个性设计及技术问题。如：非能动自然循环发生发展机理问题；温差传热能力强化与优化问题；启动、过渡、延迟及模式问题；水锤与倒流问题；逆止阀的磨损及泄漏问题；氢气复合(点火)最佳实现机制问题；负反馈的核热耦合问题；材料的灵敏度与寿命问题；虹吸与密度锁的机理与实现问题等等。只有成熟的非能动技术，才能更好地保障核工业技术的可靠应用与发展。

5.2 国外非能动新技术的未来

在国外非能动技术的发展很快。美国的AP1000 非能动安全系统主要包括非能动安全注射系统、非能动余热排出系统、非能动安全壳冷却系统以及控制室非能动可居留条件保障系统等。奥地利的P. E. Juhn 提出先进安注非能动设计[16]，非能动安全系统包括自动泄压系统(automatic dataprocessing system，ADS)、先进的堆芯辅助冷却(auxiliary core cooling，ACC)、堆芯补水箱和通过重力从冷凝水箱补水的水平蒸汽发生器系统。先进的ACC 即日本三菱重工下一代压水堆的先进蓄压安注水箱。可实现ACC 初始安注流速高，后阶段安注流速低，且ACC 注水持续时间较长的技术指标。日本提出了下一代PWR 核电站新概念。在中、小破口LOCA 事故下[17]，为保证向反应堆堆芯和蒸汽发生器二次侧注水，在反应堆一、二回路分别设置了一回路自动泄压系统(primary automatic dataprocessing system，PADS)和二回路自动泄压系统(secondary automatic data processing system，SADS)。ACC 中的含硼水分顶部热区和底部冷区[17]，通过电加热元件，使ACC 热区温度维持在安注压力下的饱和温度。在事故工况下，热区泄压而发生沸腾，使压力增加，将冷区含硼水注入反应堆堆芯。意大利Achilli A 等提出SIP-1 系统[18]由上部水箱、热段和冷段组成。当压力容器正常运行时，SIP-1 系统不能形成自然循环，上部水箱不能注水。当压力容器水位低于热管道的位置，蒸汽将进入热管道加热流体，由于冷段和热段流体间的密度差，形成自然循环，SIP-1 系统的上部水箱向压力容器注水。瑞典提出的固有安全性反应堆PIUS 核电站不用控制棒进行停堆和功率调节，反应堆堆芯被放置在充满大量含硼酸的水池底部，通过改变冷却剂硼酸浓度和调节冷却剂温度来控制反应性。PIUS 核电站的固有安全性是基于两个一直运行的密度锁。

5.3 中国非能动新技术的未来

中国也在积极开展先进非能动技术的研究和应用。中核总目前正向ACP600 和ACP1000 迈进。2007 年国家核电也积极引进美国AP1000，并在此基础上积极发展CAP1400 和CAP1700，其中先进非能动技术应用是一项重要标志。中广核的ACPR1000 也具备了更多的非能动技术。中国空泡物理与自然循环国家重点实验室更是开展了全套非能动自然循环实验和开发程序[19-20]。吴英华等[21]提出非能动的固有安全的管池式反应堆。罗树新等[22]利用一、二回路旁建立大蓄水池建立反应堆非能动专设安全设施。阎昌琪的控温式密度锁[23]采用多层分离结构，有效地解决了管道变径、平衡管道压力、减小水平温差以及消除内波振荡和热量输出的问题，保证了密度锁内密度分层的稳定性，实现了在反应堆稳定运行中，事故冷却水回路的有效隔离。阎昌琪的均压式密度锁[24]采用三级稳定分层结构，有效地解决了上方速度分布不均所造成的通道间压力不均问题，消除了各通道间的界面振荡和界面波的传递，增强了密度锁内密度分层的稳定性，实现了在反应堆稳定运行中，主冷却剂回路与非能动余热排出回路的有效隔离。周涛等人[25]研究超的临界水堆水棒导热性能和R. Jain 等人[26]研究的超临界水的自然循环和流动稳定性，为超临界水自然循环的研究提供了一定的参考。俞冀阳，贾宝山[27]设计了一种三回路自然循环非能动余热排出系统，将反应堆等与安全有关的部件和系统发出的余热输送到最终热阱。周涛等[28]设计了严重事故非能动排热系统，利用超导热管、水管及真空玻璃管，通过“口”字结构组成3 个完整的非能动自然循环回路，在严重事故时导出安全壳热量。周涛[29]提出核电站严重事故缓解装置，其利用蒸汽压片、薄膜和金属网的综合特性，对反应堆释放的能量和放射性进行吸收和减弱，达到缓解反应堆严重事故的目的。朱敏和王少波[30]提出非能动氢气复合装置开发设计。徐良旺等[31]基于热胀冷缩原理的TACR 压力管与排管间非能动热开关设计。黄志勇[32]应用于高温气冷堆吸收球停堆系统的非能动安全驱动装置。陈耀东[33]提出一种核电站非能动专设安全系统，通过有步骤的投入一系列的非能动与能动结合的安全设施，抑制或缓解反应堆严重事故后果。

5.4 非能动技术发展方向

人们愈是充分掌握自然规律，愈是有广阔的自由度。正如毛泽东所说：也才能由必然王国飞向自由王国。因此，人们需要研究和掌握更多的非能动技术，并需要更好地应非能动技术。非能动技术需要完善，更需要得到应用。就非能动技术的自身发展而言，每个技术都要进一步升级换代，但基本的共性问题是，需要从功率增大、效率提高、动力增强、技术交叉、种类增多及可靠性提高等多方面发展，要有百花齐放的景象。非能动技术也需要规范

化和标准化，有相应合理的考评指标。非能动技术发展要安全系统试验研究与程序开发相结合，明晰其发生发展机理，分析程序要不断升级、完善及三维仿真，解决其关键技术模拟及其实际实现。另外，非能动技术的应用实际上是减少人为因素的影响，特别初衷是减少人因不利影响，因此，也要特别注意研究非能动技术下的安全文化。文化与技术发展相互支持与促进是很有价值的发展方向。

5.5 非能动技术未来角色

从第3.4 节非能动技术发展历史特点看出，非能动技术发展是曲折的，其地位在不同发展阶段是不同的。但可以肯定的是，未来非能动技术一定是担任重要角色。能动技术与非能动技术应该是协调一致的，对二者的任何一种方式轻视，都会出现严重问题。因此，在系统中应该根据具体系统的不同，根据具体时间的不同，合理担任角色，互相补充，积极配合，特别是在涉及安全特性要求高的系统，二者的同时联合应用是必要的，并且准确定位，应该作为硬性标准规定。非能动技术将为核电发展特别是核电安全担当独特重要角色。

6 结论

非能动技术的发展是能源工业发展的必须，正确应用非能动技术会带来核电技术发展与革新，特别是要注重其核电安全中的重大作用。因此，必须予以认真研究恰当应用。

1）明确非能动技术概念内涵，避免非能动技术概念使用误区是促使非能动新技术发展的理论基础。

2）提高非能动系统的运行可靠性，交叉联合应用和定位能动技术与非能动技术是系统安全可靠高效运行的基本保障。

3）保障各类非能动技术效应，发挥综合作用和新技术交叉，发展相应安全文化，是积极探索和实现新非能动技术的根本前提。