核電基礎(chǔ)知識行穩(wěn)教育

1、核核 能能 概概 論論西安交通大學核能工程系西安交通大學核能工程系秋穗正秋穗正1基本課堂一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用 二、中國核能發(fā)展二、中國核能發(fā)展三、核反應(yīng)堆與壓水堆核電廠基本原理三、核反應(yīng)堆與壓水堆核電廠基本原理 四、其他類型核反應(yīng)堆核電站四、其他類型核反應(yīng)堆核電站2基本課堂一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用 人類能源結(jié)構(gòu)三次重大的演變：人類能源結(jié)構(gòu)三次重大的演變：1818世紀世紀6060年代：煤炭逐步替代了木柴；年代：煤炭逐步替代了木柴；2020世紀世紀2020年代：煤炭轉(zhuǎn)向石油和天然氣；年代：煤炭轉(zhuǎn)向石油和天然氣；2020世紀

2、世紀7070年代：石油、天然氣，煤，核能和年代：石油、天然氣，煤，核能和再生能源等多種能源結(jié)構(gòu)；再生能源等多種能源結(jié)構(gòu)；2121世紀主要能源：核能世紀主要能源：核能3基本課堂一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用（續(xù)）一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用（續(xù)） 世界一次能源結(jié)構(gòu)：世界一次能源結(jié)構(gòu)： 國際能源資料統(tǒng)計：石油、天然氣占國際能源資料統(tǒng)計：石油、天然氣占60%60%，煤占，煤占25%25%，水力，水力占占5%5%，其他約占，其他約占10%10%。（經(jīng)濟地開采的石油和天然氣資源約。（經(jīng)濟地開采的石油和天然氣資源約有三、四十年儲藏量，世界上煤的儲藏量有三、四十年儲藏量，世界上煤的儲藏量300300年）年

3、） 電力結(jié)構(gòu)：電力結(jié)構(gòu)： 目前世界上有核電站目前世界上有核電站441441座，總裝機容量座，總裝機容量3.63.6億千瓦。平均億千瓦。平均核電發(fā)電量占總電量比重為核電發(fā)電量占總電量比重為1717。 有核電的國家和地區(qū)是有核電的國家和地區(qū)是3232個，核發(fā)電超過個，核發(fā)電超過3030有有1616個國家。個國家。 法國法國8585，比利時（，比利時（59593 3），瑞典（），瑞典（51516 6），英國），英國2323，俄羅斯，俄羅斯1616，日本，日本3434，美國，美國2020，中國，中國1.5%1.5%。（美國仍第一核電大國，核電站美國仍第一核電大國，核電站109109個，裝機容量占全世界

4、個，裝機容量占全世界的三分之一。其次是法國、前蘇聯(lián)、日本和德國。）的三分之一。其次是法國、前蘇聯(lián)、日本和德國。）4基本課堂 世界核能的發(fā)展歷史世界核能的發(fā)展歷史一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用（續(xù)）一、核能在能源系統(tǒng)的地位與作用（續(xù)）世界核電的發(fā)展大體可分為四個階段。世界核電的發(fā)展大體可分為四個階段。1954195419601960年：試驗階段；年：試驗階段；1961196119691969年：實用化階段；年：實用化階段；19691969年至二十世紀年至二十世紀7070年代末：大發(fā)展階段；年代末：大發(fā)展階段；二十世紀二十世紀8080年代至二十世紀末：低潮階段；年代至二十世紀末：低潮階段；二十一世

5、紀開始：復(fù)蘇階段。二十一世紀開始：復(fù)蘇階段。 放棄核電的政策帶來嚴重后果的反思；放棄核電的政策帶來嚴重后果的反思； 世界性的燃料供應(yīng)緊張和環(huán)境壓力的加大；世界性的燃料供應(yīng)緊張和環(huán)境壓力的加大； 新一代更為安全和經(jīng)濟的反應(yīng)堆的推廣使用。新一代更為安全和經(jīng)濟的反應(yīng)堆的推廣使用。5基本課堂二、中國核能發(fā)展二、中國核能發(fā)展 中國能源結(jié)構(gòu)的特點及矛盾中國能源結(jié)構(gòu)的特點及矛盾 能源結(jié)構(gòu)方面以煤為主體，油和天然氣和水電資能源結(jié)構(gòu)方面以煤為主體，油和天然氣和水電資源很不豐富；源很不豐富； 能源資源分布與工業(yè)布局不平衡，而且正好相反。能源資源分布與工業(yè)布局不平衡，而且正好相反。 煤炭資源有限，不可能作為長期主要

6、能源；煤炭資源有限，不可能作為長期主要能源； 煤的運輸量大，由煤造成的運輸緊張狀況不可能煤的運輸量大，由煤造成的運輸緊張狀況不可能解決；解決； 煤炭的污染嚴重，我國的環(huán)境將無法承受煤炭的污染嚴重，我國的環(huán)境將無法承受 ； 煤是種重要的不可再生的化工原料；煤是種重要的不可再生的化工原料；6基本課堂 發(fā)展核能是中國的必然選擇發(fā)展核能是中國的必然選擇 需求：2020年中國gdp翻兩番（4萬億美元），需要電力8億9億千瓦，目前國內(nèi)已有裝機容量是3.5億千瓦，需要新增量4.5億5.5億千瓦。 核電優(yōu)點：核電優(yōu)點： 安全安全 清潔清潔 經(jīng)濟經(jīng)濟 可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展 現(xiàn)實可行現(xiàn)實可行二、中國核能發(fā)展（續(xù)）

7、二、中國核能發(fā)展（續(xù)）7基本課堂 中國核電發(fā)展現(xiàn)狀中國核電發(fā)展現(xiàn)狀 中國大陸正在運行和建造的核電機組共有中國大陸正在運行和建造的核電機組共有1111臺，其中正在運行的有臺，其中正在運行的有8 8臺機組，裝機容量臺機組，裝機容量610610萬千瓦，占全國總供電量的萬千瓦，占全國總供電量的1.5 %1.5 %以上。以上。正在建設(shè)還有正在建設(shè)還有3 3臺機組，總裝機容量為臺機組，總裝機容量為260260萬萬千瓦。千瓦。 浙江三門，廣東陽江，山東海洋，遼寧大連，浙江三門，廣東陽江，山東海洋，遼寧大連，秦山四期，連云港二期。秦山四期，連云港二期。二、中國核能發(fā)展（續(xù)）二、中國核能發(fā)展（續(xù)）8基本課堂 中

8、國核能發(fā)展規(guī)劃中國核能發(fā)展規(guī)劃 國家發(fā)改委國家發(fā)改委20032003年年1 1月月1414日宣布，到日宣布，到20202020年，年，中國核發(fā)電量占總發(fā)電量的比例有望達到中國核發(fā)電量占總發(fā)電量的比例有望達到6%6%。（遠遠低于（遠遠低于16%16%的世界平均水平）在的世界平均水平）在20102010年以年以后，大約每年都要新投產(chǎn)后，大約每年都要新投產(chǎn)2-32-3臺，甚至更多百臺，甚至更多百萬千瓦級的核電站。萬千瓦級的核電站。 中國核電發(fā)展經(jīng)歷起步（中國核電發(fā)展經(jīng)歷起步（ 20002000年前）、騰飛年前）、騰飛（ 2000200020152015年）和持續(xù)發(fā)展（年）和持續(xù)發(fā)展（ 2015201

9、520502050年）三個階段年）三個階段 世界核電的春天在中國！世界核電的春天在中國！二、中國核能發(fā)展（續(xù)）二、中國核能發(fā)展（續(xù)）9基本課堂三、三、核反應(yīng)堆與壓水堆核電廠基本原理核反應(yīng)堆與壓水堆核電廠基本原理 反應(yīng)堆的基本工作原理反應(yīng)堆的基本工作原理 核反應(yīng)有核反應(yīng)有聚變反應(yīng)聚變反應(yīng)和和裂變反應(yīng)裂變反應(yīng)核燃料：鈾核燃料：鈾-235-235、鈾、鈾-233-233、钚、钚-239-239235235u+1nu+1n140140ba+ba+9494kr+2kr+21 1n+200mevn+200mev每每1g1g鈾裂變所釋放出來的能鈾裂變所釋放出來的能量相當于量相當于2700kg2700kg標準

10、煤燃燒標準煤燃燒時發(fā)出來的總能量。時發(fā)出來的總能量。每產(chǎn)生每產(chǎn)生100100萬千瓦的熱功率，萬千瓦的熱功率，則每天需要消耗則每天需要消耗1.221.22千克的千克的鈾鈾-235-235。10基本課堂 核反應(yīng)堆的主要功能核反應(yīng)堆的主要功能 (1)(1)生產(chǎn)堆，生產(chǎn)堆，(2)(2)動力堆，動力堆，(3)(3)研究堆。研究堆。 核反應(yīng)堆的分類核反應(yīng)堆的分類 (1)(1)輕水堆（包括壓水堆和沸水堆）輕水堆（包括壓水堆和沸水堆） (2)(2)重水堆重水堆 (3)(3)氣冷堆氣冷堆 (4)(4)快中子增殖堆快中子增殖堆 (5)(5)聚變堆聚變堆聚變堆聚變堆三、核反應(yīng)堆與三、核反應(yīng)堆與壓水堆壓水堆核電廠基本

11、原理（續(xù)）核電廠基本原理（續(xù)） 11基本課堂 壓水堆核電廠基本原理壓水堆核電廠基本原理 壓水堆核電廠結(jié)構(gòu)基本概況壓水堆核電廠結(jié)構(gòu)基本概況 核壓水堆電廠核島主要參數(shù)核壓水堆電廠核島主要參數(shù)三、核反應(yīng)堆與壓水堆核電廠基本原理（續(xù)）三、核反應(yīng)堆與壓水堆核電廠基本原理（續(xù)） 12基本課堂13基本課堂14基本課堂15基本課堂16基本課堂17基本課堂18基本課堂19基本課堂大亞灣核電廠反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)的主要特性參數(shù)大亞灣核電廠反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)的主要特性參數(shù) 系統(tǒng)額定熱功率：系統(tǒng)額定熱功率： 2905 mw2905 mw；工作壓力：工作壓力： 15.5 mpa15.5 mpa；設(shè)計壓力，設(shè)計壓力，17.23

12、mpa17.23mpa；現(xiàn)場水壓試驗現(xiàn)場水壓試驗22.9 mpa22.9 mpa，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)壓力：蒸汽發(fā)生器二次側(cè)壓力： 6.89mpa6.89mpa每條環(huán)路在冷態(tài)溫度下的流量率每條環(huán)路在冷態(tài)溫度下的流量率（熱工設(shè)計流量率：（熱工設(shè)計流量率： 22840 m22840 m3 3/h/h）額定流量率：額定流量率： 23790 m23790 m3 3/h/h，機械設(shè)計流量率：機械設(shè)計流量率： 24740 m24740 m3 3/h /h ） 滿功率運行下的溫度：滿功率運行下的溫度：（堆芯入口（堆芯入口292.4 292.4 ，堆芯出口，堆芯出口329.8 329.8 ，堆芯平均，堆芯平均31

13、0.0 310.0 ），），壓力容器設(shè)計溫度：壓力容器設(shè)計溫度： 343 343 最佳預(yù)定工況下環(huán)路壓力降：最佳預(yù)定工況下環(huán)路壓力降：（反應(yīng)堆：（反應(yīng)堆： 0.323 mpa0.323 mpa，蒸汽發(fā)生，蒸汽發(fā)生器：器：0.333 mpa0.333 mpa，管路：，管路：0.051 mpa0.051 mpa，整個環(huán)路：，整個環(huán)路：0.707 mpa 0.707 mpa ）20基本課堂壓水堆核電廠安全和輔助系統(tǒng)壓水堆核電廠安全和輔助系統(tǒng) 第一類是牽涉到核安全的安全系統(tǒng)：第一類是牽涉到核安全的安全系統(tǒng)：安全注入安全注入系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)和安全系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)和安全

14、殼隔離系統(tǒng)。殼隔離系統(tǒng)。 第二類是保證反應(yīng)堆和壓力回路正常啟動、運第二類是保證反應(yīng)堆和壓力回路正常啟動、運行和停堆的核輔助系統(tǒng)：行和停堆的核輔助系統(tǒng)：化學和容積控制系統(tǒng)、化學和容積控制系統(tǒng)、硼和水的補給系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)、反應(yīng)堆和硼和水的補給系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)、反應(yīng)堆和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、核島應(yīng)急生水系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)、硼核島應(yīng)急生水系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)、硼回收系統(tǒng)、核取樣系統(tǒng)、核島排氣和疏水系統(tǒng)回收系統(tǒng)、核取樣系統(tǒng)、核島排氣和疏水系統(tǒng)和核島冷凍水系統(tǒng)。和核島冷凍水系統(tǒng)。 第三類是回收和處理放射性廢物以保護和監(jiān)視第三類是回收和處理放射性廢物以保護和監(jiān)視環(huán)境的系統(tǒng)：環(huán)境的系統(tǒng)：廢液處理系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)和固體廢物處理系統(tǒng)。固體廢物處理系統(tǒng)。 21基本課堂四、其他類型核反應(yīng)堆核電站22基本課堂沸水反應(yīng)