核反應(yīng)堆工程第1章

1、核能技術(shù)設(shè)計研究院第一章：引言第一章：引言核反應(yīng)堆工程概論核反應(yīng)堆工程概論2第一章：引言第一章：引言一、能源安全一、能源安全二、生活與能源二、生活與能源三、能源供給三、能源供給四、化石燃料的特點四、化石燃料的特點五、核能的特點五、核能的特點六、替代能源六、替代能源七、中國核能發(fā)展七、中國核能發(fā)展八、核能的挑戰(zhàn)八、核能的挑戰(zhàn)九、核動力電站九、核動力電站3一、能源安全一、能源安全國家安全：國家安全： 1 1、軍事安全、軍事安全 2 2、能源安全、能源安全 3 3、經(jīng)濟安全、經(jīng)濟安全 4 4、社會穩(wěn)定、社會穩(wěn)定4二、生活與能源二、生活與能源 能源的生產(chǎn)與消費水平是工業(yè)化和人民生活能源的生產(chǎn)與消費水平

2、是工業(yè)化和人民生活水平的重要指標(biāo)之一。水平的重要指標(biāo)之一。19951995年人均電力消費水平：年人均電力消費水平：l中國: 828度l世界平均: 2383度l經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)國家: 8134度 5三、能源供給三、能源供給 世界范圍內(nèi)能源供給以化石燃料為主世界范圍內(nèi)能源供給以化石燃料為主n19951995年世界發(fā)電量年世界發(fā)電量13204TWh13204TWh：其中煤炭、石：其中煤炭、石油和天然氣占油和天然氣占6262，核能占，核能占1818，水電占，水電占1919n19951995年中國的發(fā)電量年中國的發(fā)電量1002TWh1002TWh：其中煤炭占：其中煤炭占77.877.8，水

3、電，水電1919，石油天然氣占，石油天然氣占2.1%2.1%，核，核能占能占1 1 6四、化石燃料的特點四、化石燃料的特點 化石燃料伴隨的負(fù)面問題化石燃料伴隨的負(fù)面問題n環(huán)境污染環(huán)境污染n氣候變化氣候變化n政治沖突政治沖突n外部成本高外部成本高7四、化石燃料的特點四、化石燃料的特點 化石能源行將用盡化石能源行將用盡n煤炭儲量：煤炭儲量： 世界總計：世界總計：98421.198421.1億噸；中國：億噸；中國：11450.011450.0億噸億噸 按按19981998年產(chǎn)量可開采年產(chǎn)量可開采218218年。年。n石油儲量：石油儲量： 世界總計：世界總計：1661.481661.48億噸；中國：億

4、噸；中國：25.0025.00億噸億噸 按按19981998年產(chǎn)量可開采年產(chǎn)量可開采4848年。年。n天然氣儲量：天然氣儲量： 世界總計：世界總計：155.78155.78億立方米；中國：億立方米；中國：1.511.51億立億立方米方米 按按19981998年產(chǎn)量可開采年產(chǎn)量可開采6767年。年。8五、核能的特點五、核能的特點世界第一座反應(yīng)堆的誕生 1942年12月2日，當(dāng)?shù)貢r間下午3時25分，美國芝加哥大學(xué)斯塔格運動場西看臺下邊的一個網(wǎng)球廳。 40噸天然鈾和385噸石墨磚交替堆砌7.57.56。世界上第一座核反應(yīng)堆。 恩里科.費米 43位科學(xué)家。 第一次自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而實現(xiàn)了受控的核能釋放

5、，也是原子時代的出生證。原子時代的出生證。9五、核能的特點五、核能的特點 半個多世紀(jì)以來的發(fā)展歷史所證實的核能特點半個多世紀(jì)以來的發(fā)展歷史所證實的核能特點n安全安全n清潔清潔n經(jīng)濟經(jīng)濟n外部成本低外部成本低10六、替代能源六、替代能源n太陽能太陽能n風(fēng)能風(fēng)能n生物質(zhì)能生物質(zhì)能n水力資源（水能）水力資源（水能）n地?zé)崮艿責(zé)崮躰海洋能海洋能 潮汐能、波浪能、海水溫差能、海流能潮汐能、波浪能、海水溫差能、海流能海水鹽差能等海水鹽差能等11六、替代能源（核能不可或缺）六、替代能源（核能不可或缺）n世界可靠的鈾資源約為：世界可靠的鈾資源約為：447447萬噸萬噸 可供目前世界熱中子堆電站使用可供目前世界

6、熱中子堆電站使用5050年左右；如果將年左右；如果將熱堆乏燃料后處理回收的鈾和钚循環(huán)使用可提高熱堆乏燃料后處理回收的鈾和钚循環(huán)使用可提高1.21.2倍；倍； 如果將鈾和钚用于如果將鈾和钚用于快堆快堆，則鈾資源的利用率可提高，則鈾資源的利用率可提高6060倍；這就意味著倍；這就意味著400400多萬噸鈾資源可利用多萬噸鈾資源可利用30003000年。年。n海水中有氘，占?xì)涞暮Ｋ杏须?，占?xì)涞?.015%0.015%（1/67001/6700）；）；1L1L海水中的氘，海水中的氘，300L300L汽油；估計海水中含氘汽油；估計海水中含氘454510104 4億噸，可供人類使用億噸，可供人類使用50

7、50億年；月球表面的土壤中含氦億年；月球表面的土壤中含氦-3-3，可供人類，可供人類1 1萬年以萬年以上的供電需求。上的供電需求。nITERITER計劃：造價計劃：造價4646億美元，億美元，20062006年開工，年開工，20132013年建成年建成 歐盟、加拿大、俄羅斯、日本、美國、中國歐盟、加拿大、俄羅斯、日本、美國、中國12七、中國核能發(fā)展七、中國核能發(fā)展n發(fā)展目標(biāo)：發(fā)展目標(biāo)： 20202020年裝機容量年裝機容量36003600萬千瓦；萬千瓦； 從從20022002年的年的1 1上升到上升到4 4。n現(xiàn)有核電：現(xiàn)有核電： 秦山、大亞灣、田灣等。秦山、大亞灣、田灣等。n在建核電：在建核

8、電： 紅巖河、陽江等。紅巖河、陽江等。13中國核電站中國核電站14秦山一期核電是中國第一座依靠秦山一期核電是中國第一座依靠自己的力量設(shè)計、建造和運營管自己的力量設(shè)計、建造和運營管理的理的3030萬千瓦壓水堆核電站。萬千瓦壓水堆核電站。19851985年年3 3月澆灌第一罐核島底板月澆灌第一罐核島底板混凝土，混凝土，19911991年年1212月首次并網(wǎng)發(fā)月首次并網(wǎng)發(fā)電，電，19941994年年4 4月設(shè)入商業(yè)運行。月設(shè)入商業(yè)運行。秦山一期秦山一期15秦山二期秦山二期n秦山核電二期工程，是建設(shè)我國自主設(shè)計、自主建造、自主管理、自主運營的首座2 60萬千瓦商用壓水堆核電站。n工程總投資為148億元

9、人民幣。設(shè)計壽命為40年。主體工程于1996年6月2日開工，經(jīng)過近6年的建設(shè)，第一臺機組于2002年4月15投入商業(yè)運行。n1號機組比投資為1330美元/千瓦。 16秦山三期秦山三期n秦山三期（重水堆）核電站工程是我國首座商用重水堆核電站。n采用加拿大成熟的坎杜6重水堆核電技術(shù)，建造兩臺70萬千瓦級核電機組，設(shè)計壽命為40年。項目總投資28.80億美元。n1號機組于2002年11月19日首次并網(wǎng)發(fā)電，并于2002年12月31日投入商業(yè)運行 。2號機組于2003年6月12日首次并網(wǎng)發(fā)電，并于2003年7月24日投入商業(yè)運行 。17廣東核電廣東核電 n大亞灣核電站大亞灣核電站 深圳已建深圳已建 n

10、嶺澳核電站嶺澳核電站 深圳已建深圳已建 n嶺東核電站嶺東核電站 深圳深圳20062006年開工年開工 n陽江核電站陽江核電站 陽江陽江20062006年開工年開工 n腰古核電站腰古核電站 臺山臺山20102010年開工年開工 18大亞灣核電站大亞灣核電站n大亞灣核電站位于深大亞灣核電站位于深圳市東部大亞灣。圳市東部大亞灣。n19871987年年8 8月月7 7日工程開日工程開工，工，19941994年年2 2月月1 1日和日和5 5月月6 6日兩臺機組先后投日兩臺機組先后投入商業(yè)營運。入商業(yè)營運。 n總投資總投資4040億美元。核億美元。核電站安裝有兩臺單機電站安裝有兩臺單機容量為容量為984

11、MWe984MWe壓水堆壓水堆反應(yīng)堆機組。反應(yīng)堆機組。 19嶺澳核電站嶺澳核電站n總投資約總投資約40.2540.25億美元。億美元。n1 1號機于號機于20022002年年5 5月月2828投入商業(yè)投入商業(yè)運行；運行；2 2號機已于號機已于20032003年年1 1月月8 8投投入商業(yè)運行入商業(yè)運行 。20陽江核電站陽江核電站n規(guī)劃總投資規(guī)劃總投資8080億美元，建設(shè)億美元，建設(shè)6 6臺百萬千瓦級機臺百萬千瓦級機組組 。n20062006年底，主體工程動工。年底，主體工程動工。n20102010年，建成投產(chǎn)年，建成投產(chǎn)2 2臺機組。臺機組。n20212021年年20262026年，年，6 6

12、臺機組全部投產(chǎn)臺機組全部投產(chǎn) 。21田灣核電站田灣核電站 n位于江蘇連云港市連云區(qū)高公島鄉(xiāng)位于江蘇連云港市連云區(qū)高公島鄉(xiāng)田灣。田灣。n19991999年年1010月月2020日正式開工日正式開工 。n規(guī)劃規(guī)劃4 4臺百萬千瓦核電機組。臺百萬千瓦核電機組。n一期建設(shè)一期建設(shè)2 2臺單機容量臺單機容量106106萬千瓦的萬千瓦的俄羅斯俄羅斯AES-91AES-91型壓水堆核電機組。型壓水堆核電機組。n設(shè)計壽命設(shè)計壽命4040年。年。n反應(yīng)堆廠房采用雙層安全殼。反應(yīng)堆廠房采用雙層安全殼。n雙堆電站建成價為雙堆電站建成價為32.0432.04億美元，億美元，比投資比投資15111511美元美元/ /千

13、瓦。千瓦。 22田灣核電站 23浙江三門核電浙江三門核電 n廠址位于浙江省臺州市三門縣健跳鎮(zhèn)貓頭山半廠址位于浙江省臺州市三門縣健跳鎮(zhèn)貓頭山半島島 。n三門核電項目規(guī)劃建造三門核電項目規(guī)劃建造6 6臺百萬千瓦級壓水堆核臺百萬千瓦級壓水堆核電機組電機組 。n三門核電站一期投資預(yù)計三門核電站一期投資預(yù)計300300億人民幣。億人民幣。 24核電前景核電前景n20202020年中國核電裝機容量將達(dá)到電力總裝機容年中國核電裝機容量將達(dá)到電力總裝機容量的量的4 4甚至更多。甚至更多。n20202020年我國電力裝機總量達(dá)到年我國電力裝機總量達(dá)到9 9億千瓦，億千瓦，n20202020年核電裝機達(dá)到年核電裝

14、機達(dá)到36003600萬千瓦，今后十幾年萬千瓦，今后十幾年將新建將新建2727個百萬千瓦級核電機組，每年有兩到個百萬千瓦級核電機組，每年有兩到三臺核電機組開工建設(shè)。三臺核電機組開工建設(shè)。n20042004年年7 7月月2121日，國務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)廣東嶺澳核電日，國務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)廣東嶺澳核電站二期工程和浙江三門核電站一期工程站二期工程和浙江三門核電站一期工程n中國電力投資集團在湖北通山縣高坑鄉(xiāng)、山東中國電力投資集團在湖北通山縣高坑鄉(xiāng)、山東海陽、重慶涪陵、安徽和遼寧等地籌建核電。海陽、重慶涪陵、安徽和遼寧等地籌建核電。25八、核能的挑戰(zhàn)八、核能的挑戰(zhàn)n核安全核安全n經(jīng)濟性經(jīng)濟性n核廢物處理核廢物處理n

15、政治環(huán)境與公眾可接受性政治環(huán)境與公眾可接受性 （核不擴散）（核不擴散）26九、核動力電站九、核動力電站n聚變聚變n裂變裂變27聚變聚變28聚變聚變29核動力反應(yīng)堆的發(fā)展核動力反應(yīng)堆的發(fā)展30核電堆型核電堆型n第一代核電堆型形成于上世紀(jì)六十年代末，當(dāng)時前蘇第一代核電堆型形成于上世紀(jì)六十年代末，當(dāng)時前蘇聯(lián)、美國、英國和法國等發(fā)達(dá)國家在對多種堆型進(jìn)行聯(lián)、美國、英國和法國等發(fā)達(dá)國家在對多種堆型進(jìn)行研究和試驗后，建造了若干原型核電廠，形成最初的研究和試驗后，建造了若干原型核電廠，形成最初的第一代核電堆型第一代核電堆型 n全球正在運行的全球正在運行的400400多座核電站多座核電站為人類提供了為人類提供了

16、1717的電的電力，其主力堆型基本都屬于第二代核反應(yīng)堆。第二代力，其主力堆型基本都屬于第二代核反應(yīng)堆。第二代核反應(yīng)堆形成于上世紀(jì)六十年代到七十年代中期核反應(yīng)堆形成于上世紀(jì)六十年代到七十年代中期 n八十年代后，為了使反應(yīng)堆更加安全和先進(jìn)，世界各八十年代后，為了使反應(yīng)堆更加安全和先進(jìn)，世界各國通過國際協(xié)作，經(jīng)過二十年的努力，在九十年代末國通過國際協(xié)作，經(jīng)過二十年的努力，在九十年代末開發(fā)出第三代先進(jìn)反應(yīng)堆，開發(fā)出第三代先進(jìn)反應(yīng)堆， n第四代核電堆型還處于概念設(shè)計階段，有四種堆型作第四代核電堆型還處于概念設(shè)計階段，有四種堆型作為研究開發(fā)的重點：為研究開發(fā)的重點：氣體冷卻快堆、鉛冷卻快堆、熔氣體冷卻快堆

17、、鉛冷卻快堆、熔鹽反應(yīng)堆、鈉冷卻快堆、超臨界水冷卻反應(yīng)堆、超高鹽反應(yīng)堆、鈉冷卻快堆、超臨界水冷卻反應(yīng)堆、超高溫反應(yīng)堆。溫反應(yīng)堆。 31世界核電概況世界核電概況n目前目前3232個國家建有核電站，個國家建有核電站， 共有共有438438座核電站投產(chǎn)發(fā)電，座核電站投產(chǎn)發(fā)電，占世界總發(fā)電量的占世界總發(fā)電量的1616。另。另 有有3636座核電站正在建設(shè)中座核電站正在建設(shè)中n美國有核電站美國有核電站103103座，發(fā)電量座，發(fā)電量占其總發(fā)電能力的占其總發(fā)電能力的22%22%n法國法國5656座，核電比例達(dá)座，核電比例達(dá)79%79%n日本日本5151座，發(fā)電量占座，發(fā)電量占35%35%n俄羅斯俄羅斯20

18、20座，發(fā)電量占座，發(fā)電量占20%20%n德國有德國有1010座，發(fā)電量占座，發(fā)電量占20%20% 主要核電國家核電站裝機容量占世界總量的比重（%） 32核反應(yīng)堆的分類核反應(yīng)堆的分類1 1、按用途分類：、按用途分類： 實驗堆、生產(chǎn)堆、動力堆實驗堆、生產(chǎn)堆、動力堆2 2、按中子能量分類：、按中子能量分類： 熱中子堆、中能中子堆、快中子堆熱中子堆、中能中子堆、快中子堆3 3、按核燃料分類、按核燃料分類 固體燃料反應(yīng)堆、液體燃料反應(yīng)堆固體燃料反應(yīng)堆、液體燃料反應(yīng)堆4 4、按慢化劑和冷卻劑分類、按慢化劑和冷卻劑分類 輕水堆、重水堆、石墨氣冷堆、鈉冷快堆輕水堆、重水堆、石墨氣冷堆、鈉冷快堆33動力反應(yīng)堆的類型動力反應(yīng)堆的類型1 1、壓水堆（