發(fā)電廠電氣部分umin課件

1、發(fā)電廠電氣部分電氣工程學(xué)院 孫亮發(fā)電廠電氣部分電氣工程學(xué)院第一章 緒 論 發(fā)電廠類型 變電站類型第一章 緒 論 發(fā)電廠類型第一節(jié) 電力工業(yè)概況一、我國電力工業(yè)概況 1. 廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng) 電廠分為華能、國電、大唐、華電、中電投五大國有發(fā)電集團(tuán)；加上國華（神華集團(tuán)子公司）、國投、北方電力、粵電、深能源、京能源、浙能、魯能、晉能、蘇源、滇能、華潤等小發(fā)電公司。 兩電網(wǎng)：國家電網(wǎng)公司下屬主要有華東、華中、東北、西北、華北、川渝等區(qū)域電網(wǎng)公司 、南方電網(wǎng)公司兩廣云貴。 2.最大單機(jī)：火電90萬kW（外高橋），水電70萬kW（三峽），核電100萬kW（嶺澳）； 3. 最大總?cè)萘浚夯痣?00萬kW（56

2、0北倉港），水電1820萬kW（2670三峽），核電200萬kW（2100嶺澳），抽水蓄能240萬kW （830廣州）。第一節(jié) 電力工業(yè)概況一、我國電力工業(yè)概況發(fā)電廠電氣部分umin課件二、我國電力工業(yè)發(fā)展方針充分發(fā)展水電；大型火電基地建設(shè)；適當(dāng)發(fā)展核電，形成自己的核電生產(chǎn)能力；優(yōu)化發(fā)電能源結(jié)構(gòu)；加強(qiáng)新能源發(fā)電的開發(fā)力度；大力發(fā)展電網(wǎng)；開發(fā)和節(jié)約并重；高度重視環(huán)境保護(hù)。二、我國電力工業(yè)發(fā)展方針充分發(fā)展水電；發(fā)電廠類型一、能源含義和能源分類 1. 獲得方式：一次能源、二次能源 2. 利用程度：常規(guī)能源、新能源 3. 能否再生：可再生能源、非再生能源 4. 本身性質(zhì)：含能體能源、過程性能源二、能源

3、資源 煤炭、水能、其它（石油、天然氣、鈾）發(fā)電廠類型一、能源含義和能源分類火力發(fā)電廠一、火電廠的分類 燃料：燃煤；燃油；燃?xì)?；余熱；垃圾。蒸汽壓力和溫度：中低壓；高壓；超高壓；亞臨界；超臨界。原動機(jī)：凝汽式汽輪機(jī)；燃?xì)廨啓C(jī)；內(nèi)燃機(jī)；蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)。輸出能源：凝汽式；熱電廠?？傃b機(jī)容量：小容量（1000MW) 火力發(fā)電廠一、火電廠的分類發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件二、火電廠電能生產(chǎn)過程 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 分為燃燒系統(tǒng)；汽水系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)燃燒系統(tǒng) 由運(yùn)煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣系統(tǒng)組成。 （1）運(yùn)煤系統(tǒng) 430萬kW電廠每日

4、用10368噸標(biāo)準(zhǔn)煤 主要依靠鐵路運(yùn)輸 （2）磨煤系統(tǒng) 煤場 輸煤皮帶 原煤倉 煤斗 給煤機(jī) 磨煤機(jī) 粗粉分離器 旋風(fēng)分離器 煤粉倉細(xì)粉粗粉二、火電廠電能生產(chǎn)過程細(xì)粉粗粉發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件熱風(fēng)（3）燃燒系統(tǒng) 給粉機(jī) 一次風(fēng)管 旋風(fēng)分離器 排粉風(fēng)機(jī) 爐膛內(nèi)高溫火焰將水冷壁內(nèi)水加熱成汽水混合物上升進(jìn)入汽包。（4）風(fēng)煙系統(tǒng) 磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī) 送風(fēng)機(jī) 空氣預(yù)熱器 爐膛 噴燃器（5）灰渣系統(tǒng) 小灰粒經(jīng)除塵器排入沖灰溝，大爐渣破碎后排入沖灰溝，經(jīng)灰渣泵排往灰場。冷風(fēng)熱風(fēng)煤粉一次風(fēng)噴燃器爐膛熱風(fēng)（3）燃燒系統(tǒng)冷風(fēng)熱風(fēng)煤粉一次風(fēng)噴燃器爐膛發(fā)電廠電氣部分umin課件2. 汽水系

5、統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成。包括給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補(bǔ)充給水系統(tǒng)。2. 汽水系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分umin課件（1）給水系統(tǒng)做過功的蒸汽，排入凝汽器，冷卻成水（凝結(jié)水）。由凝結(jié)水泵打至低加加熱，除氧器除氧繼續(xù)加熱，鍋爐給水經(jīng)給水泵升壓和高壓加熱器加熱，送入鍋爐汽包。（2）補(bǔ)充給水系統(tǒng)向系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過化學(xué)處理的軟化水，以彌補(bǔ)汽、水泄漏。（3）循環(huán)水系統(tǒng)為將做過功乏汽凝結(jié)成水，從涼水塔抽取冷卻水送入凝汽器，冷卻水吸收熱量回到?jīng)鏊鋮s，循環(huán)使用。（1）給水系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件3. 電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、勵磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電站等。

6、3. 電氣系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件三、火電廠的特點布局靈活，裝機(jī)容量可按需要而定。一次性建設(shè)投資少，建造工期短，發(fā)電設(shè)備年利用小時數(shù)高。煤耗量大。動力設(shè)備多，機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運(yùn)行人員多。啟停機(jī)時間長，耗用大量燃料。劇變變化負(fù)荷供電，附加燃料消耗。若擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用，事故增多，強(qiáng)迫停運(yùn)率增高，廠用電率增大。污染。電廠環(huán)境保護(hù)措施的費(fèi)用約占總投資的2530 三、火電廠的特點布局靈活，裝機(jī)容量可按需要而定。電廠經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)每千瓦投資造價：每千瓦所需要的資金投入量。用總投資

7、額除以裝機(jī)容量的總和。水電大約為700010000元，火電30-60萬千瓦國產(chǎn)機(jī)組54006300元，風(fēng)電場每千瓦造價約80009000元。電廠經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)每千瓦投資造價：每千瓦所需要的資金投入量。用發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件八大系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 燃料供應(yīng)系統(tǒng)除灰系統(tǒng)水處理系統(tǒng)供水系統(tǒng)電氣系統(tǒng)熱工控制系統(tǒng)附屬生產(chǎn)工程八大系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 發(fā)電廠電氣部分umin課件水力發(fā)電廠通常所說的“水電”，既是常規(guī)能源，又是可再生能源。水力發(fā)電在生產(chǎn)運(yùn)行中，不消耗燃料，不排泄有害物質(zhì)，其管理運(yùn)行費(fèi)和發(fā)電成本費(fèi)以及對環(huán)境的影響遠(yuǎn)比燃煤電站低得多，是成本低廉的、永不枯竭的綠色優(yōu)質(zhì)能源。我國具有

8、巨大的江河徑流和落差，形成了我國水電能資源的豐富蘊(yùn)藏量（有落差，就有水能！這是優(yōu)越的自然條件。）。例如：我國的長江，黃河落差分別為5400m和4880m，雅魯藏布江、瀾滄江、怒江落差均在4000m以上。還有大量的河流落差在2000m以上。水力發(fā)電廠通常所說的“水電”，既是常規(guī)能源，又是可再生能源。美麗的大瀑布美大朝山樞紐泄洪大朝山樞紐泄洪水力資源水鳳灘水電站泄洪鳳灘水電站泄洪發(fā)電廠電氣部分umin課件水的動能和位能轉(zhuǎn)化為電能水能 機(jī)械能 電能 水 水輪機(jī) 發(fā)電機(jī)水的動能和位能轉(zhuǎn)化為電能 水能利用圖水庫引水管水輪機(jī)開關(guān)站發(fā)電機(jī)下一河道輸電系統(tǒng)用戶尾水管配電系統(tǒng)機(jī)械能電能水能能的走向水的走向 水能

9、利用圖水庫引水管水輪機(jī)開關(guān)站發(fā)電機(jī)下一河道輸電系統(tǒng)一、水電廠分類1. 按集中落差方式（1）堤壩式 按廠房位置 1）壩后式 2）河床式（2）引水式 一、水電廠分類1. 按集中落差方式2. 按徑流調(diào)節(jié)的程度（1）無調(diào)節(jié)水電廠（徑流式水電廠）。 無水庫，例如引水式水電廠、水頭很低的河床式水電廠。出力取決于天然來水量。（2）有調(diào)節(jié)水電廠 有較大水庫，可調(diào)節(jié)天然來水量，例如堤壩式水電廠、混合式水電廠和有日調(diào)節(jié)池的引水式水電廠。按調(diào)節(jié)程度 1）日調(diào)節(jié)水電廠 2）年調(diào)節(jié)水電廠 3）多年調(diào)節(jié)水電廠2. 按徑流調(diào)節(jié)的程度在河流峽谷處攔河筑壩，壩前雍水，在壩址處形成集中落差，這種開發(fā)方式為壩式開發(fā)。在壩址處引取上

10、游水庫中水流，通過設(shè)在水電站廠房內(nèi)的水輪機(jī)，發(fā)電后將尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水電站所獲取的水頭。用壩集中水頭的水電站稱為堤壩式水電站。堤壩式水電站特點堤壩式水電站的水頭取決于壩高。目前壩式水電站的最大水頭不超過300m。 堤壩式水電站的引用流量較大，電站的規(guī)模也大，水能利用較充分。（發(fā)電外水流阻力損失小。因筑壩，上游形成的水庫，可以用來調(diào)節(jié)流量）目前世界上裝機(jī)容量超過2000MW的巨型水電站大都是壩式水電站。此外壩式水電站水庫的綜合利用效益高，可同時滿足防洪、發(fā)電、供水等要求。堤壩式水電站的投資大，工期長。原因：工程規(guī)模大，水庫造成的淹沒范圍大，遷移人口多。適用范圍：河道坡降較緩

11、，流量較大，并有筑壩建庫的條件。在河流峽谷處攔河筑壩，壩前雍水，在壩址處形成集中落差，這種開1）壩后式水電站(power staion at dam toe) 當(dāng)水頭較大時，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，由大壩擋水。 壩后式水電站一般修建在河流的中上游。 庫容較大，調(diào)節(jié)性能好。 如為土壩，可修建河岸式電站。 舉世矚目的三峽水電站就是壩后式水電站。1）壩后式水電站(power staion at dam t發(fā)電廠電氣部分umin課件豐滿水電站豐滿水電站發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電

12、廠電氣部分umin課件壩式水電站的形式河床式電站(power station in river channel) 一般修建在河道中下游、河道縱坡平緩的河段上，為避免大量淹沒，建低壩或閘。 適用水頭：大中型：25米以下，小型：810米以下。 廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水。 廠房高度取決于水頭的高低。 引用流量大、水頭低。 主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。 注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。壩式水電站的形式2）河床式2）河床式（2）引水式（2）引水式引水式水電站（diversion type power station）在河流坡降陡的河段上筑一低壩（或無壩）取水

13、，通過人工修建的引水道（渠道、隧洞、管道）引水到河段下游，集中落差，再經(jīng)壓力管道引水到水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。特點： (1) 水頭相對較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。 (2) 引用流量較小，沒有水庫調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價值較差。 (3) 電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較小，單位造價較低。類型：(1) 無壓引水式(free flow)：引水道是無壓的（如明渠） (2) 有壓引水式(pressure flow)：引水道是有壓的（壓力隧洞）適用條件： 適合河道坡降較陡，流量較小的山區(qū)性河段。引水式水電站（diversion type po

14、wer st堰引水渠壓力水管廠房堰引水渠壓力水管廠房發(fā)電廠電氣部分umin課件二、水電廠的特點綜合利用水能資源。發(fā)電成本低、效率高。運(yùn)行靈活。水能可儲蓄和調(diào)節(jié)。不污染環(huán)境。建設(shè)投資較大，工期較長。豐水期和枯水期區(qū)別，發(fā)電不均衡。水庫帶來不利，破壞生態(tài)平衡。二、水電廠的特點綜合利用水能資源。福建水口水電站福建水口水電站發(fā)電廠電氣部分umin課件水電站廠房水電站廠房三、抽水蓄能電廠1.開發(fā)原因：電負(fù)荷的峰谷差增大。隨著工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和城市的迅速發(fā)展，需要電網(wǎng)供電的負(fù)荷量不斷增長，同時，在一天內(nèi)電網(wǎng)負(fù)荷波動的峰谷差數(shù)值也在不斷上升。電力系統(tǒng)不僅要保證供電容量的問題，而且，更需要保證電網(wǎng)供電的峰谷差問題即

15、填谷調(diào)峰。水電比核電和火電更適宜調(diào)峰。在電力系統(tǒng)中，核電站和火電站不能適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化，且受到技術(shù)最小出力（例如，煤粉爐，不能低于70%負(fù)荷運(yùn)行）的限制，調(diào)峰能力有限，而且火電機(jī)組調(diào)峰煤耗多，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。而水電站啟動與停機(jī)迅速、運(yùn)行靈活，適宜擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用。三、抽水蓄能電廠1.開發(fā)原因：2. 工作原理特殊形式水電廠，上下游都有水庫。負(fù)荷低谷時，下游水抽到上游，電能轉(zhuǎn)化為位能；負(fù)荷高峰時，上游水庫發(fā)電，水回到下游水庫，位能轉(zhuǎn)化為電能。既能吸收低谷電能，又能提供峰荷電力。2. 工作原理發(fā)電廠電氣部分umin課件抽水蓄能電站常用機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式串聯(lián)式和水泵水輪機(jī)式串聯(lián)式（三機(jī)式

16、）機(jī)組 由一臺水輪機(jī)和一臺水泵與一臺兼作發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的電機(jī)串聯(lián)而成。在發(fā)電或抽水時，水輪機(jī)和水泵分別起著各自的專門作用。這種機(jī)組起動及工況切換迅速靈活，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)組和廠房造價較高。水泵水輪機(jī)式（二機(jī)式或可逆式）機(jī)組 由水泵（兼作水輪機(jī)）和電動機(jī)（兼作發(fā)電機(jī)）組成。向某一方向旋轉(zhuǎn)時發(fā)電，向相反方向旋轉(zhuǎn)時抽水。這種機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，造價較低。抽水蓄能電站常用機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式串聯(lián)式和水泵水輪機(jī)式泰山抽水蓄能電站泰山抽水蓄能電站3. 抽水蓄能電廠分類分類方法1：純抽水蓄能電站和混合式抽水蓄能電站兩種。后者是既有常規(guī)的發(fā)電機(jī)組又有抽水蓄能機(jī)組的電站，它的工程布置與一般水電站相同。而前者是僅有抽水蓄能機(jī)組

17、的電站，單純完成抽水蓄能的功能。其工程組成一般包括：山頂上的上水庫、壓力引水洞、引水調(diào)壓井、廠房、尾水調(diào)壓井、尾水洞、下水庫等建筑物。其上水庫庫容設(shè)計，不允許天然徑流匯入。分類方法2：抽水蓄能電站按照調(diào)節(jié)性能，可分為日調(diào)節(jié)（日峰谷差）、周調(diào)節(jié)（周峰谷差）、和季調(diào)節(jié)（季峰谷差）蓄能電站三種。它們的上水庫庫容大小，根據(jù)需要設(shè)計，逐步增大。3. 抽水蓄能電廠分類純抽水蓄能電站其上池沒有水源或天然水流量很小，需將水由下池抽到上池儲存，用于電力系統(tǒng)負(fù)荷處于高峰時發(fā)電（調(diào)峰）。水在上池、下池循環(huán)使用，抽水和發(fā)電的水量基本相等。流量和歷時按電力系統(tǒng)調(diào)峰（發(fā)電）填谷（抽水）的需要來確定。純抽水蓄能電站，僅用于

18、調(diào)峰、調(diào)頻，一般沒有綜合利用的要求，故不能作為獨立電源存在，必須與電力系統(tǒng)中承擔(dān)基本負(fù)荷的火電廠、核電廠等電廠協(xié)調(diào)運(yùn)行。 純抽水蓄能電站其上池沒混合式抽水蓄能 注：填谷時，抽水蓄能電站為電用戶！電站其上池有一定的天然水流量。在這類電站內(nèi)，既安裝有普通水輪發(fā)電機(jī)組，利用江河徑流調(diào)節(jié)發(fā)電；又安裝有抽水蓄能機(jī)組進(jìn)行蓄能發(fā)電，承擔(dān)調(diào)峰、填谷任務(wù)?；旌鲜匠樗钅?注：填谷時，抽水蓄能電站為電用4. 抽水蓄能電廠發(fā)展 早期抽水蓄能電廠既有常規(guī)機(jī)組又有抽水泵，為混合式抽水蓄能電廠。 另一種為純抽水蓄能電廠。 區(qū)別在于上游水庫有無來水?；旌闲蜕蠋煊衼硭?，發(fā)電量兩部分組成：一部分是上庫來水發(fā)電，另一部分利用低谷

19、電抽水再發(fā)電。 純抽水蓄能電廠上庫無來水，發(fā)電量全部或基本上由抽水蓄能提供。4. 抽水蓄能電廠發(fā)展5. 抽水蓄能電廠在系統(tǒng)運(yùn)行中的作用（1）調(diào)峰（2）填谷（3）備用（4）調(diào)頻（5）調(diào)相廣州抽水蓄能電廠總?cè)萘?30240萬kW。廣東大亞灣核電站在廣州抽水蓄能電站的配合下運(yùn)行幾年的實踐證明，該核電站的實際發(fā)電量比該廠在可行性研究報告中預(yù)計的發(fā)電量要高得多，廣州抽水蓄能電站在其中具有不可磨滅的貢獻(xiàn)。5. 抽水蓄能電廠在系統(tǒng)運(yùn)行中的作用6. 抽水蓄能電廠好處（1）降低電力系統(tǒng)燃料消耗。（2）提高火電、核電設(shè)備利用率。（3）作為發(fā)電成本低的峰荷電源。 高峰電價為低谷電價的35倍，甚至更多（如法國為10倍

20、），用低谷電4kWh換取高峰電3kWh，效益明顯。（4）對環(huán)境無污染，可美化環(huán)境。（5）蓄能。6. 抽水蓄能電廠好處發(fā)電廠電氣部分umin課件四、我國水電開發(fā)我國水電開發(fā)方針“因地制宜地發(fā)展火電和水電，逐步把重點放在水電上”和“優(yōu)先發(fā)展水電”的方針。至2000年底，全國水電能開發(fā)利用率達(dá)到12.5%。顯然，還存在巨大的潛力和空間，加快水電開發(fā)，提高水電比重，改善一次能源結(jié)構(gòu)是十分必要的。我國可開發(fā)水能資源的地域分布不均，其中：可開發(fā)裝機(jī)容量西南地區(qū)占全國總量的61.4%，為23234.33萬千瓦；中南地區(qū)占17.8%，為6743.49萬千瓦；西北地區(qū)占11.2%，裝機(jī)為4193.77萬千瓦，因

21、此，我國水電開發(fā)的重點，必將在西南、中南和西北地區(qū)。四、我國水電開發(fā)我國水電開發(fā)的重點西南、中南和西北我國水電開發(fā)的重點西南、中南和西北三峽水電站三峽水電站當(dāng)前世界上最大的水電站工程。三峽水電站總裝機(jī)容量2670 1820萬千瓦，年平均發(fā)電量846.8億度，相當(dāng)于10個大亞灣核電站發(fā)電量的總和。三峽水電站大壩分為三段，非溢流壩段、左右岸廠房壩段和泄洪壩段。泄洪壩段位于中部河床的原主河槽部位，兩側(cè)為廠房壩段和非溢流壩段。水電站廠房位于兩側(cè)廠房壩段的壩后，在右岸布置后期擴(kuò)建的地下水電站廠房。永久性五級船閘，臨時船閘，升船機(jī)，上下游引航道等通航建筑物均布設(shè)于左岸。大壩分為三段，非溢流壩段、左右岸廠房

22、壩段和泄洪壩段。泄洪壩段三峽水利樞紐工程緩解半個中國電力供應(yīng)的緊張局面三峽水利樞紐工程緩解半個中國電力供應(yīng)的緊張局面 三峽工程的十大世界之最！世界防洪效益最為顯著的水利工程。三峽水庫總庫容393億立方米，防洪庫容221.5億立方米，水庫調(diào)洪可消減洪峰流量達(dá)2.7萬3.3萬m3/s，能有效控制長江上游洪水，增強(qiáng)長江中下游抗洪能力。世界最大的電站。三峽水電站總裝機(jī)1820萬千瓦，年發(fā)電量846.8億千瓦時。世界建筑規(guī)模最大的水利工程。三峽大壩壩軸線全長2309.47米，泄流壩段長483米，水電站機(jī)組70萬千瓦26臺，雙線5級船閘和升船機(jī)，無論單項、總體都是世界建筑規(guī)模最大的水利工程。世界工程量最大

23、的水利工程。三峽工程主體建筑土石方挖填量約1.34億立方米，混凝土澆注量2794萬立方米，鋼筋46.30萬噸。世界施工難度最大的水利工程。三峽工程2000年混凝土澆注量為548.17萬立方米，月澆筑量最高達(dá)55萬立方米，創(chuàng)造了混凝土澆筑的世界記錄。 三峽工程的十大世界之最！ 三峽工程的十大世界之最！(續(xù))施工期流量最大的水利工程。三峽工程截流流量為9010立方米每秒，施工導(dǎo)流最大洪峰流量79000立方米每秒。世界泄洪能力最大的泄洪閘。三峽工程泄洪閘最大泄洪能力為10.25萬立方米每秒。世界級數(shù)最多、總水頭最高的內(nèi)河船閘。三峽工程的雙線五級船閘，總水頭113米。世界規(guī)模最大、難度最高的升船機(jī)。三

24、峽工程升船機(jī)有效尺寸為120183.5米，最大升程113米，船箱帶水重量達(dá)11800噸，過船噸位3000噸。世界水庫移民最多、工作最為艱巨的移民建設(shè)工程。三峽工程水庫動態(tài)移民最終可達(dá)113萬人。 三峽工程的十大世界之最！(續(xù))煙雨蒙蒙的三峽煙雨蒙蒙的三峽發(fā)電廠電氣部分umin課件核能的來源核能（又稱原子能、原子核能），它來源于將核子（質(zhì)子和中子）保持在原子核中的一種非常強(qiáng)的作用力即核力，是原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時放出的能量。核能的釋放核能的釋放通常有兩種方式： 一種方式是重原子（如鈾、钚）分裂成兩個或多個較輕的原子核，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，釋放巨大能量，成為核裂變能（如原子彈爆炸）； 另一種方式是兩個較輕

25、的原子核（如氫的同位素氘、氚）聚合成一個較重的原子核，并釋放出巨大的能量，成為核聚變能（如氫彈爆炸）。核能發(fā)電廠核能的來源核能（又稱原子能、原子核能），它來源于將核子（原子彈爆炸核裂變能原子彈爆炸核裂變能氫彈爆炸 核聚變能氫彈爆炸 核聚變能核電站是經(jīng)濟(jì)的能源核電站在一些國家已經(jīng)成為主要的能量來源之一。 截止2005年9月底，全世界正在運(yùn)行的核電機(jī)組443座，分布在31個國家或地區(qū)，年發(fā)電量占世界總量的16%；反應(yīng)堆擁有量排名前三位的美國、法國、日本的反應(yīng)堆總和占全世界的49.4%，裝機(jī)容量占56.9%。核電站是經(jīng)濟(jì)的能源核電站在一些國家已經(jīng)成為主要的能量來源之一日本美濱核電站日本美濱核電站巴拉

26、科夫核電站巴拉科夫核電站伊朗布什爾核電站伊朗布什爾核電站布什爾核電站內(nèi)部布什爾核電站內(nèi)部核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)當(dāng)一個中子轟擊鈾235原子核時，這個原子核被分裂成兩個較輕的原子核，同時產(chǎn)生到個中子和射線，并放出能 量。如果新產(chǎn)生的中子又打中另一個鈾235原子核，又引 起新的裂變。在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，能量會源源不斷地釋放出來。 核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鈾是一種重金屬元素，天然鈾由三種同位素組成：鈾235，含量0.71% ；鈾238 ，含量99.28% ；鈾234 ，含量0.0058% 。鈾235是自然界存在的易于發(fā)生裂變的唯一元素。鈾235裂變放出多少能量呢？請記住一個數(shù)字，即1千克鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于270

27、0噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒放出的能量。 鈾是一種重金屬元素，天然鈾由三種同位素組成：鈾235，含量核聚變反應(yīng)核聚變反應(yīng)又稱熱核反應(yīng)，它是將平均結(jié)合能較小的輕核（如氘和氚）在一定條件下聚合成一個較重的平均結(jié)合能較大的原子核，同時釋放出巨大能量的反應(yīng)。由于原子核間有很強(qiáng)的靜電排斥力，因此，一般條件下發(fā)生核聚變的幾率很小，只有在幾千萬攝氏度的超高溫下，氫核才有足夠的動能去克服靜電斥力而發(fā)生持續(xù)的核聚變反應(yīng)。由于超高溫是核聚變反應(yīng)發(fā)生必需的外部條件（而核裂變的條件中子轟擊鈾原子核?。?，因此，又稱核聚變反應(yīng)為熱核反應(yīng)。由于原子核的靜電斥力同其所帶電荷的乘積成正比，因此，原子序數(shù)越小，質(zhì)子數(shù)越少，聚合所需的動能（即溫

28、度）就越低。因此，只有一些較輕的原子核（如氫、氘、氚、氦、鋰等）才容易發(fā)生聚變、釋放出聚變能。最常見的聚合反應(yīng)是氘和氚的反應(yīng)：核聚變反應(yīng)核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所釋放出的大量熱能，用循環(huán)水（或其它物質(zhì)）將其帶走，才能避免核反應(yīng)堆因過熱而被燒毀。導(dǎo)出的熱能可以使水變成水蒸氣，推動汽輪機(jī)發(fā)電。由此可知，核反應(yīng)堆最基本的組成裂變原子核 （核燃料）+ 熱載體。但是，只有這兩項是不能工作的。因為，若想使高速中子引發(fā)下一個鈾-235原子核分裂，則必須使其能量降低，或者說，需要使中子減速，這就需要減速劑；核反應(yīng)堆要依人的意愿決定工作狀態(tài)，這就要有控制設(shè)施；鈾及裂變產(chǎn)物都有強(qiáng)放射性，會對人造成傷害，必須有可靠的防護(hù)措

29、施。綜上所述，核反應(yīng)堆的合理結(jié)構(gòu)核燃料+慢化劑（減速劑）+ 熱載體 + 控制設(shè)施 + 防護(hù)裝置。核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所釋放出的大量熱能，用循環(huán)水（或其它物質(zhì)）將安全殼熱蒸汽汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)冷蒸汽冷水熱水核反應(yīng)堆的合理結(jié)構(gòu)核燃料+ 慢化劑（減速劑） + 熱載體 （冷卻劑） + 控制設(shè)施 （控制棒） + 防護(hù)裝置（核島安全殼）安全殼熱蒸汽汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)冷蒸汽冷水熱水核反應(yīng)堆的合理結(jié)構(gòu)核裂變反應(yīng)堆的構(gòu)造燃料棒的構(gòu)造天然鈾中鈾-235的含量只有0.7%，而核能電廠所用的鈾燃料必須經(jīng)過濃縮處理使鈾-235含量提高為2%至5%，此舉是為了增加核分裂反應(yīng)的機(jī)會，若要做原子彈則其濃度必須提高至99%以上。此外，核能電廠

30、所用的燃料為了承受運(yùn)轉(zhuǎn)時攝氏一千度以上的高溫，特別將鈾做成二氧化鈾的粉末，再燒結(jié)成直徑與高度均為1.6公分左右的柱狀燃料丸，然后再將燃料丸放入長約3.86公尺，厚約0.8公分的鋯合金管內(nèi)，做成燃料棒。 核裂變反應(yīng)堆的構(gòu)造燃料棒的構(gòu)造天然鈾中鈾-235的含量只控制棒的介紹欲保持臨界核分裂反應(yīng)（可控型），則須找到能吸收中子的物質(zhì)，目前，核能電廠中常用的是鎘或硼，這兩種物質(zhì)便是構(gòu)成控制棒的主要材料。核能電廠停機(jī)時控制棒整個插在爐心里，吸收絕大部份的中子，使整個爐心保持次臨界狀態(tài)，電廠起動時控制棒便被慢慢抽出來，一直到爐心達(dá)到臨界狀況時將控制棒固定，便可保持穩(wěn)定而持續(xù)性的核分裂反應(yīng)；若有異常狀況發(fā)生，

31、控制棒便被迅速插入爐心，停止其分裂反應(yīng)；因此，控制捧的作用有點像汽車的煞車裝置，可以防止車速過快而發(fā)生意外。 核裂變反應(yīng)堆的構(gòu)造控制棒的介紹欲保持臨界核分裂反應(yīng)（可控型），則須找到能吸反應(yīng)堆堆芯反應(yīng)堆堆芯核裂變反應(yīng)堆的構(gòu)造慢化劑及中子能量的減低圖中與控制棒相間較粗的紅棒為燃料棒，核分裂的主角鈾-235即裝 在其中，燃料棒必須一直泡在水中，而水除了 吸收核分裂反應(yīng)產(chǎn)生的 能量外，還兼做中子的緩和劑（慢化劑或（ 減速劑）。核裂變反應(yīng)堆的構(gòu)造慢化劑及中子能量的減低圖中與控制棒相間大修堆芯裝料大核電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)核電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)

32、電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件核電站外觀核電站外觀核電廠利用原子核裂變或聚變能量。常用為原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。發(fā)電過程與火電廠類似：熱能 機(jī)械能 電能。 區(qū)別：由反應(yīng)堆替代鍋爐產(chǎn)生熱能。優(yōu)勢 :a.它的能量密度大，燃料用量 少，可大大減輕運(yùn)輸壓力; b.核燃料儲量豐富; 核電廠c.核電比火電安全核電的事故率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于火電。全世界自核電投入使用以來，僅發(fā)生兩次事故。d. 核電比火電清潔，對環(huán)境的污染小核電污染環(huán)境遠(yuǎn)比煤電小。據(jù)測算，全世界的核電站同燃煤電廠相比，每年可為地球大氣層減少1.5億噸CO2、190萬噸NOx和300萬噸SOx。核電站不排放任何有害氣體和其它金屬廢料，放射

33、性物質(zhì)對周圍的影響也比煤電（塵煙中含有釷、鐳）少。而且，核電站的建設(shè)只要合理規(guī)劃布局，采用多層有效的防護(hù)就能減輕污染。c.核電比火電安全e. 核電比火電經(jīng)濟(jì)鈾235分裂時放出的熱量是同等質(zhì)量煤的260萬倍，石油的160萬倍。核燃料是很耐用的。1千克鈾的原子核如果全部裂變，它所發(fā)出的熱量相當(dāng)于燃燒2500噸優(yōu)質(zhì)煤。一座發(fā)電60萬千瓦的大型火力發(fā)電廠，每天要燒掉7200噸煤。如果以每列火車運(yùn)煤1500噸計算，每天要有五列火車來運(yùn)輸。而如果是同樣大小的核電廠，它每天只要分裂掉約2千克核燃料。在它的反應(yīng)堆里，一次換裝600千克這樣的新核燃料，就足夠一年之用。另外核燃料的價格比較穩(wěn)定。e. 核電比火電經(jīng)

34、濟(jì)核電比火電經(jīng)濟(jì)核電比火電經(jīng)濟(jì)(1)根據(jù)引起燃料核裂變的中子的能量，可分為快堆、中能堆、熱堆；(2)根據(jù)所用燃料的種類，可分為鈾堆、钚堆、釷堆和混合堆；(3)根據(jù)用于慢化中子的材料，可分為輕水堆、重水堆、石墨堆及有機(jī)介質(zhì)堆；(4)根據(jù)反應(yīng)堆的目的和用途，可分為動力堆和生產(chǎn)放射性同位素堆。各國主要集中發(fā)展輕水堆、重水堆和石墨堆等幾種堆型。 一、核電廠分類(1)根據(jù)引起燃料核裂變的中子的能量，可分為快堆、中能堆、熱 輕水堆是以普通水作慢化劑的堆型，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、施工期短、造價低、用水作慢化劑兼載熱劑，價格低廉等優(yōu)點。是世界上使用最多且最安全的核裂變裝置。重水堆是用含有重氫的水作慢化劑的堆型

35、。它具有利用天然鈾做燃料而無需建造鈾同位素分離工廠的優(yōu)點。但是重水昂貴，發(fā)電成本較輕水堆高。石墨堆是用石墨作慢化劑的堆型，分為石墨水冷堆和石墨氣冷堆兩種。 輕水堆是以普通水作慢化劑的堆型，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、施工使用最多的是輕水堆核電廠（輕水就是普通水，作為慢化劑和冷卻劑 ），分為壓水堆核電廠和沸水堆核電廠。如果水在堆內(nèi)不沸騰，則稱為加壓水冷反應(yīng)堆，簡稱壓水堆。如果水在堆內(nèi)沸騰，則稱為沸水堆。 1. 壓水堆核電廠最大特點系統(tǒng)分為兩部分：一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)。兩者彼此隔絕，燃料包殼破損，一回路系統(tǒng)水放射性增加，二回路系統(tǒng)水不受影響。增加了核電廠的安全性。采用壓水堆原因 ：投資低 、技術(shù)上最成

36、熟 、安全 系統(tǒng)分成核島與常規(guī)島。使用最多的是輕水堆核電廠（輕水就是普通水，作為慢化劑和冷卻劑壓水堆核電站原理圖壓水堆核電站原理圖壓水堆目前使用最多的堆型，在核電站的各種堆型中占到60以上。典型壓水堆介紹：由燃料組件組成的堆芯放在一個能承受高壓的壓力殼內(nèi)。冷卻劑從壓力殼的進(jìn)口接管流入壓力殼，通過堆芯筒體與壓力殼之間形成的環(huán)形通道向下，再通過流量分配器從堆芯下部進(jìn)入堆芯，吸收堆芯的熱量后再從壓力殼的出口接管流出。由吸收中子材料組成的控制棒組件在控制棒驅(qū)動裝置的操縱下，可以在堆芯上下移動，以控制堆芯的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)強(qiáng)度。壓水堆目前使用最多的堆型，在核電站的各種堆型中占到60一座100萬千瓦的壓水堆，堆芯

37、每小時冷卻水的流量約6萬噸。這些冷卻水并不排出堆外，而是在封閉的一回路內(nèi)往復(fù)循環(huán)。堆芯放了一百多個燃料組件，這些組件總共包括四萬多根三米多長、比鉛筆略粗的燃料元件。在冷卻劑的出口和蒸汽發(fā)生器之間有穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器是一個高大的空心圓柱體。下部為水，罐內(nèi)采用電加熱器在穩(wěn)壓器上部產(chǎn)生蒸汽。利用蒸汽的彈性來保持堆內(nèi)冷卻水壓力穩(wěn)定。 一座100萬千瓦的壓水堆，堆芯每小時冷卻水的流量約6萬噸。這2. 沸水堆核電廠與壓水堆核電廠相比，沸水堆核電廠沒有蒸汽發(fā)生器，堆芯產(chǎn)生飽和蒸汽除水后直接送入汽輪機(jī)做功。節(jié)省；但是有核泄漏危險。2. 沸水堆核電廠 沸水堆核電站原理流程圖 沸水堆核電站原理流程圖二、核電廠的運(yùn)行與

38、火電廠類似，熱功率與電負(fù)荷平衡。相比特點： 1. 燃料供應(yīng)：一次裝料，有過剩反應(yīng)性，需加入硼酸調(diào)節(jié)反應(yīng)性，使得運(yùn)行控制復(fù)雜。 2.裂變釋放瞬發(fā)中子和瞬發(fā)射線。強(qiáng)放射性，運(yùn)行維修困難。 3.裂變碎片和、衰變，產(chǎn)生余熱。余熱排除問題。 4. 放射性廢物處理。 5. 建設(shè)費(fèi)用高，燃料費(fèi)用便宜。為提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，要維持高發(fā)電設(shè)備利用率，帶基荷連續(xù)運(yùn)行，縮短停閉時間。二、核電廠的運(yùn)行與火電廠類似，熱功率與電負(fù)荷平衡。三、核電廠的控制鈾235原子核的裂變，是通過中子轟擊造成的。調(diào)節(jié)中子的數(shù)量可以調(diào)節(jié)原子核裂變反應(yīng)的規(guī)模，即達(dá)到調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的功率的目的。 調(diào)節(jié)中子的數(shù)量，是通過移動控制棒來實現(xiàn)的?？刂瓢粲涉k或

39、碳化硼等易吸收中子的材料制成，一般垂直放置，可上下運(yùn)動。 控制棒插入核燃料內(nèi)，則吸收的中子多，裂變反應(yīng)的規(guī)模變小，反應(yīng)堆功率下降；如果將控制棒抽出反應(yīng)堆，則吸收的中子少，裂變反應(yīng)的規(guī)模變大，反應(yīng)堆功率上升?，F(xiàn)代的核電站除用控制棒調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率的同時，都采用在頂部放置含硼液體的辦法，硼大量吸收中子，以確保在任何情況下，都能使反應(yīng)堆安全停堆。 三、核電廠的控制鈾235原子核的裂變，是通過中子轟擊造成的四、核電廠的安全性1.歷史上的事故三里島事故 三里島事故是1979年3月28日發(fā)生于美國賓州三里島核電廠2號880MW壓水堆機(jī)組上的堆芯嚴(yán)重?fù)p壞事故。業(yè)主因此遭受重大經(jīng)濟(jì)損失，動力堆報廢，以及爾后為去

40、污和廢物處置所支付的費(fèi)用的總和遠(yuǎn)超過原來的建設(shè)費(fèi)用。事故對環(huán)境和公眾健康未造成實質(zhì)性的不良后果，但對公眾心理的影響十分巨大。四、核電廠的安全性1.歷史上的事故切爾諾貝利事故 切爾諾貝利事故是1986年4月發(fā)生于前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電廠4號機(jī)組(925MW，大型石墨水堆)的核動力史中迄今最為嚴(yán)重的事故。 事故是在汽輪機(jī)進(jìn)行惰轉(zhuǎn)試驗時出現(xiàn)的，觸發(fā)事故的因素是運(yùn)行人員未能將安全置于首位，一味追求試驗完成而進(jìn)行了一連串違章操作。最終釀成廠毀人亡災(zāi)難性后果。 事故中堆芯全毀，廠房全毀并起火，堆芯中6的放射性物質(zhì)向外釋放。切爾諾貝利事故據(jù)國際衛(wèi)生組織公布的資料顯示，在事故發(fā)生時，約有840萬人正處在核輻射區(qū)

41、,其中有300萬是兒童。到目前為止，俄羅斯、烏克蘭和白俄羅斯三個國家由于輻射而死亡20萬人。僅烏克蘭就有250萬人因切爾諾貝利核事故而身患各種疾病，其中包括47.3萬兒童。其中最常見的是甲狀腺疾病、造血功能障礙、神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及惡性腫瘤等。據(jù)國際衛(wèi)生組織公布的資料顯示，在事故發(fā)生時，約有840萬人正2.核電站的事故產(chǎn)生原因有可能出現(xiàn)的事故有10萬種 。只有10多種事故，會造成堆芯核燃料熔化及核燃料包殼破損，有可能導(dǎo)致放射性物質(zhì)外溢，對環(huán)境造成危害。 堆芯核燃料熔化的原因 ：第一是反應(yīng)堆功率失去控制，功率急劇上升。即使反應(yīng)堆能正常冷卻，由于功率上升過快，核燃料的溫度也會急劇上升。 1961年，美

42、國一座軍用沸水堆，以及1986年蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站，在停堆以后進(jìn)行檢修和試驗時，由于操作人員違反操作規(guī)程，將控制棒迅速抽出，致使反應(yīng)堆功率急劇上升。于是，核燃料及其周圍的冷卻水的溫度也急劇上升，水迅速汽化，導(dǎo)致蒸汽爆炸。 2.核電站的事故產(chǎn)生原因第一類事故壓水堆是不會產(chǎn)生的。這是因為：第一，切爾諾貝利核電站內(nèi)有大量的高溫石墨。石墨的主要成分是碳。當(dāng)反應(yīng)堆內(nèi)由于功率急劇上升使水迅速汽化，導(dǎo)致蒸汽爆炸后，石墨就因與空氣接觸而燃燒。核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的交替，是切爾諾貝利事故規(guī)模大、周期長及難以控制的主要原因。而壓水堆內(nèi)沒有石墨，因而不會出現(xiàn)切爾諾貝利事故那種情況。第二，切爾諾貝利核電站沒有安全殼，因

43、此反應(yīng)堆破損后要用飛機(jī)空投物資覆蓋反應(yīng)堆。并在事故得到控制以后，建造了一米厚的防護(hù)墻，來將反應(yīng)堆整個密封起來。而壓水堆核電站事先就有一層一米多厚、經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量檢驗合格的安全殼，將整個反應(yīng)堆及相關(guān)部件密封于其中。因此，壓水堆核電站出現(xiàn)任何事故，都難以對周圍環(huán)境造成危害。第一類事故壓水堆是不會產(chǎn)生的。這是因為：1986年4月26日切爾諾貝利核電站大爆炸，其當(dāng)量相當(dāng)于廣島和長崎原子彈爆炸的30至40倍。蘇聯(lián)政府當(dāng)時在這里筑起了一堵疊墻，即“石棺”，以封存那里大約200噸的鈾和近1噸致命的钚。 1986年4月26日切爾諾貝利核電站大爆炸，其當(dāng)量相當(dāng)于發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件

44、發(fā)電廠電氣部分umin課件第三，切爾諾貝利核電站出現(xiàn)事故是因為它在低功率狀態(tài)時，堆芯溫度升高引起的變化使功率急劇上升，這種過程是正反饋。加上切爾諾貝利核電站堆芯高，在發(fā)現(xiàn)事故苗頭時，控制棒要經(jīng)過一段較長時間才能插入反應(yīng)堆，無法及時制止功率上升，因而導(dǎo)致了事故的發(fā)生。 而壓水堆與之相反。它有一種自穩(wěn)特性，當(dāng)它功率上升時，由于堆芯溫度升高引起的變化使功率下降，這種過程為負(fù)反饋。加上壓水堆堆芯緊湊，控制棒很快就會插入反應(yīng)堆，萬一控制棒被卡住，含硼水也會自動注入反應(yīng)堆，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)停止。第三，切爾諾貝利核電站出現(xiàn)事故是因為它在低功率狀態(tài)時，堆芯溫 核燃料熔化的第二種原因，是反應(yīng)堆的壓力容器或管道破漏，使

45、堆內(nèi)高溫高壓水向外噴射，核燃料堆芯干涸，得不到冷卻。我們稱之為失水事故。即使反應(yīng)堆已停堆，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)停止了，核燃料還繼續(xù)發(fā)熱。這一方面是由于已裂變的元素不穩(wěn)定，會繼續(xù)衰變放出熱量；另一方面是由于堆內(nèi)還有少量中子，繼續(xù)引發(fā)鈾235原子核裂變。我們稱反應(yīng)堆停堆后核燃料的發(fā)熱為剩余發(fā)熱。剩余發(fā)熱雖然很少，但如果堆芯干涸，沒有泡在水中，也會使核燃料急劇升溫而熔化，導(dǎo)致包殼大量破損。 核燃料熔化的第二種原因，是反應(yīng)堆的壓力容器或管道破漏，使1978年美國三里島核電站事故，就是這么產(chǎn)生的。由于操作人員判斷失誤，關(guān)閉了通向反應(yīng)堆的冷卻水閥門，使反應(yīng)堆出現(xiàn)了人為的失水事故。雖然反應(yīng)堆立即自動停堆，但由于剩余發(fā)熱

46、，部分核燃料熔化導(dǎo)致包殼破損。第二類事故壓水堆也不會出現(xiàn)，因為壓水堆有一系列安全保護(hù)系統(tǒng)，可以立即自動向反應(yīng)堆注水，所以事故范圍不會擴(kuò)大。另外加上反應(yīng)堆有安全殼，這一事故對環(huán)境影響不會太大。1978年美國三里島核電站事故，就是這么產(chǎn)生的。由于操作人員3.核電廠的安全屏障第一道安全屏障是核燃料本身。壓水堆的核燃料是二氧化鈾陶瓷塊，它的融點達(dá)2800。不像煤燃燒以后變成二氧化碳?xì)怏w(灰燼是煤中雜質(zhì))，核燃料發(fā)生裂變后，裂變產(chǎn)物絕大部分仍然是固體，98以上的放射性物質(zhì)仍然保存在其中。第二道安全屏障是核燃料組件包殼。上述核燃料是密封在優(yōu)質(zhì)鋯合金包殼以內(nèi)。即使在反應(yīng)堆內(nèi)停留3年時間，每10萬根燃料棒，也

47、只有幾根破裂。要使燃料棒在反應(yīng)堆內(nèi)一根也不破，在技術(shù)上是可行的，但不經(jīng)濟(jì)。由于燃料元件包殼破裂后泄漏的放射性物質(zhì)很少，所以這種微量破漏對安全影響不大。3.核電廠的安全屏障第三道安全屏障是壓力容器。核燃料堆芯是密封在厚20多厘米的高大壓力容器內(nèi)。即使有少數(shù)幾根燃料棒破裂，漏出的放射性物質(zhì)也停留在反應(yīng)堆內(nèi)，不會排入環(huán)境。第四道安全屏障是安全殼。整個反應(yīng)堆連同蒸汽發(fā)生器，是安裝在安全殼內(nèi)。安全殼高六七十米，厚一米。即使反應(yīng)堆出現(xiàn)任何事故，放射性物質(zhì)也不會逸出安全殼外。 第三道安全屏障是壓力容器。核燃料堆芯是密封在厚20多厘米的高壓力容器內(nèi)結(jié)構(gòu)布置圖壓我國核能（核裂變能）的開發(fā)和利用1991年12月1

48、5日，我國第一座自行設(shè)計自主建設(shè)的核電站浙江秦山核電站并網(wǎng)發(fā)電成功。 我國目前投入商業(yè)運(yùn)營的核電站共有：秦山一期、二期、三期核電站，廣東大亞灣核電站，嶺澳核電站，江蘇田灣核電站等6家核電站11臺機(jī)組，擁有850萬千瓦核電容量。 批準(zhǔn)了浙江三門、廣東嶺澳擴(kuò)建項目，各建設(shè)兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機(jī)組。 2020年，我國的電力裝機(jī)總量將達(dá)到9億千瓦，其中，核電總規(guī)模將達(dá)到3600萬千瓦（占總裝機(jī)容量的4%）。我國核能（核裂變能）的開發(fā)和利用發(fā)電廠電氣部分umin課件秦山核電站秦山核電站廣東陽江核電站規(guī)劃圖廣東陽江核電站規(guī)劃圖發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件廣東嶺澳核電站廣東嶺澳核

49、電站發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件核聚變能一個氘核和一個氚核結(jié)合成一個氦核時能釋放出17.6Mev的能量，平均每個核子放出能量是裂變的幾倍，是化學(xué)燃料的幾百萬倍作為聚變?nèi)剂系碾膬α吭诘厍蛏鲜钱惓ＸS富的，能為人類提供1025Kw小時的能量，按目前世界能量的消耗率估計可用1010年以上聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是4He，無放射性，清潔能源。一座核聚變反應(yīng)堆，可連續(xù)工作3000年之久，可謂“人造太陽” 核聚變能一個氘核和一個氚核結(jié)合成一個氦核時能釋放出17.6M實現(xiàn)受控核聚變作為工業(yè)應(yīng)用需要四個條件 超高溫：把氘和氚等輕元素加熱到12億，克服粒子相互間的庫侖斥力

50、高密度：使中子的密度達(dá)到每立方厘米50萬億個 約束時間長：對等離子體加以約束，即使它能維持1秒以上的時間 ，以保證充分地發(fā)生核反應(yīng)保持干凈：從原料到容器須高度純潔，容器在裝入核燃料前就必須達(dá)到大氣壓的十億分之一的高度真空。 大約有20多個國家建造了200余座核聚變實驗裝置，設(shè)計了各種受控?zé)岷朔磻?yīng)堆發(fā)電裝置 實現(xiàn)受控核聚變作為工業(yè)應(yīng)用需要四個條件 超高溫：把氘和氚等輕國際熱核聚變實驗堆ITER 美國、日本、俄羅斯、歐州共同體決定共同出資興建 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)“人造太陽”計劃ITER（道路）：用受控核聚變發(fā)

51、電，走和平利用核能的道路，為人類尋找可替代的潔凈能源。在計劃提出近20年，選址耗時18年后，全球最大、代表世界未來能源科技最高水平的核聚變反應(yīng)裝置ITER的建設(shè)地點終于滑落法國南部的卡達(dá)拉什（Cadarache） 國際熱核聚變實驗堆ITER 美國、日本、俄羅斯、歐州共同體決 國際熱核聚變實驗堆ITER為期30年、投資超過100億歐元的國際超大型科學(xué)合作項目，其意義不亞于國際空間站計劃和人類基因組計劃 該計劃已耗資120億美元，涉及領(lǐng)域包括超導(dǎo)研究、高真空、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、等離子計量和控制、信息通信、納米材料等多個學(xué)科。2010年前后建成，如果實現(xiàn), 21世紀(jì)中葉有可能建成商業(yè)聚變堆并開始實

52、際使用聚變能磁約束聚變裝置ITERITER的環(huán)形真空室 國際熱核聚變實驗堆ITER為期30年、投資超過我國新一代“人造太陽” 實驗裝置 2006年9月，耗時8年、耗資2億元人民幣的我國新一代“人造太陽” 實驗裝置位于合肥的全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置(EAST)實現(xiàn)了跨國遠(yuǎn)程控制的等離子體放電 美國通用原子能公司(General Atomics USA)專家通過專用數(shù)據(jù)網(wǎng)，輕點鼠標(biāo)即可輕松啟動并運(yùn)行地球另一端的中國核聚變實驗裝置EAST的建成，使我國邁入磁約束核聚變領(lǐng)域先進(jìn)國家行列。我國新一代“人造太陽” 實驗裝置 2006年9月，耗時8年、核能技術(shù)今后發(fā)展的戰(zhàn)略方向快中子增值堆中只有冷卻劑（

53、液態(tài)鈉），沒有減速劑（或稱慢化劑），直接利用核裂變產(chǎn)生的高速運(yùn)動的中子來維持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的進(jìn)行，其顯著的特點是能產(chǎn)生比它自身消耗的還要多的核燃料。當(dāng)鈾-235或（钚-239）裂變時，產(chǎn)生的快中子被鈾-238吸收轉(zhuǎn)變成钚239。平均每消耗一個钚-239原子，就使鈾-238吸收快中子后新生成1.4個钚-239原子。這樣在快堆中出現(xiàn)了神話般的奇跡，核燃料會越燒越多，這就是核燃料的“增值”。它既是核電站，又是核燃料生產(chǎn)廠。一般說來，一座快中子反應(yīng)堆只要連續(xù)運(yùn)行1520年，就可以積累起足以裝備與自身功率一樣的新堆所需的核燃料，即一個反應(yīng)堆變?yōu)?個反應(yīng)堆，因此，這是件“一本萬利”的事。由理論推算，1kg天

54、然鈾通過壓水堆可產(chǎn)生4.64.8萬度電，而快中子增值堆則可生產(chǎn)出600萬度電，使鈾資源的利用率大大提高。目前，世界已建成快中子增值堆21座。核能技術(shù)今后發(fā)展的戰(zhàn)略方向核能技術(shù)今后發(fā)展的戰(zhàn)略方向（續(xù)）由熱堆向快堆（快中子增值堆）發(fā)展。目前，絕大多數(shù)是熱中子反應(yīng)堆，以消耗天然鈾為代價來發(fā)電，利用率極低，約2%。快中子增值堆消耗裂變物質(zhì)（鈾-235 ）的同時，能生產(chǎn)出更多的裂變物質(zhì)（钚-239） ，燃燒型變?yōu)樯a(chǎn)型增值型，在理論上，天然鈾蘊(yùn)藏能量能得到全部利用。 天然鈾由三種同位素組成：鈾-235，含量0.71% ；鈾-238 ，含量99.28% ；鈾-234 ，含量0.0058% 。由一次通過燃料

55、向閉合燃料循環(huán)發(fā)展。由熱堆向快堆發(fā)展，與之匹配的核燃料循環(huán)體系也需相應(yīng)的發(fā)展，反應(yīng)堆卸出的乏燃料（鈾-238）必須經(jīng)過后處理和再制造，把在反應(yīng)堆內(nèi)生成的新的裂變物質(zhì)（钚-239）制成新的核燃料而復(fù)用。由有限規(guī)模核能向大規(guī)模核能工業(yè)發(fā)展。基于熱堆的核能發(fā)展規(guī)模受天然鈾資源的制約，只能是有限的規(guī)模。而基于快堆和閉合燃料循環(huán)技術(shù)的核能，因能增值核燃料，為大規(guī)模的核能發(fā)展創(chuàng)造了條件。核能技術(shù)今后發(fā)展的戰(zhàn)略方向（續(xù)）受控聚變堆利用的是核聚變能，即較輕的原子核在超高溫等特定條件下聚合成較重的原子核時釋放出的巨大能量。由于這種反應(yīng)必須在極高溫度（幾千萬度甚至幾億度）下才能發(fā)生，所以又被稱為熱核反應(yīng)。太陽能就

56、是氫核聚變成氦核時釋放出的能量，從而成為取之不盡、用之不竭的巨大能源。核聚變的燃料是氘和氚。海水中含有大量的氘，氚可由氘來制取?？晒┤祟愂褂脦资畠|年。雖然人類已實現(xiàn)了不受控制的熱核聚變反應(yīng)氫彈的爆炸，但氫彈的能量是瞬間的釋放，不能作為能源來直接利用。為了駕馭熱核反應(yīng)，必須研制出一種裝置熱核反應(yīng)堆，使聚變能在穩(wěn)定控制下釋放出。由于核聚變要求很高的溫度，目前主要研究用高能加速器產(chǎn)生的例子碰撞來實現(xiàn)，公認(rèn)的比較先進(jìn)的裝置是“托卡馬克”裝置，它是一種采取磁約束法實現(xiàn)受控核反應(yīng)的裝置。歐美都已通過這種方式點火成功，但要達(dá)到商業(yè)化，還需要相當(dāng)長的時間。這是因為，材料是核聚變堆能否實用化的關(guān)鍵因素。核聚變堆

57、設(shè)備材料的要求能耐中子輻射、耐高溫和抗氫脆開裂等。受控聚變堆利用的是核聚變能，即較輕的原子核在超高溫等特定條件一、風(fēng)力發(fā)電1.風(fēng)力發(fā)電的原理: 風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn) 增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升 發(fā)電機(jī)發(fā)電 依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，一般說來，3級風(fēng)就有利用的價值。但從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)，風(fēng)速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。 據(jù)測定，一臺55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)速每秒9.5米時，機(jī)組的輸出功率為55千瓦當(dāng)風(fēng)速每秒8米時，功率時38千瓦風(fēng)速每秒為6米時，只有16千瓦而風(fēng)速為每秒5米時，僅為9.5千瓦?？梢婏L(fēng)力愈大，經(jīng)濟(jì)效益也愈大。其它發(fā)電形式一、風(fēng)力發(fā)電其它發(fā)電形式發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分um

58、in課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件2. 風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行方式獨立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。1） 獨立運(yùn)行，把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能，再供應(yīng)用戶使用。2. 風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行方式香港沙洲自動氣象站風(fēng)力發(fā)電機(jī)香港沙洲自動氣象站風(fēng)力發(fā)電機(jī)（1）蓄能系統(tǒng)蓄電池蓄能；抽水蓄能；壓縮空氣蓄能；飛輪蓄能；電解水制氫蓄能。（2）與其他發(fā)電形式的聯(lián)合運(yùn)行風(fēng)力柴油發(fā)電聯(lián)合運(yùn)行風(fēng)力太陽能電池發(fā)電聯(lián)合運(yùn)行（1）蓄能系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分umi

59、n課件發(fā)電廠電氣部分umin課件發(fā)電廠電氣部分umin課件2）并網(wǎng)運(yùn)行，是克服風(fēng)的隨機(jī)性帶來的蓄能問題最穩(wěn)妥易行的運(yùn)行方式，同時可達(dá)到節(jié)約礦物燃料的目的。（1）運(yùn)行方式恒速恒頻方式變速恒頻方式（2）風(fēng)力發(fā)電場 將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按一定的排列布局方式成群安裝組成的風(fēng)力發(fā)電機(jī)群體，稱為風(fēng)電場。2）并網(wǎng)運(yùn)行，是克服風(fēng)的隨機(jī)性帶來的蓄能問題最穩(wěn)妥易行的運(yùn)行發(fā)電廠電氣部分umin課件輝騰錫勒輝騰錫勒達(dá)坂城達(dá)坂城鶴頂山風(fēng)電場鶴頂山風(fēng)電場美國佛蒙特州的風(fēng)力發(fā)電站美國佛蒙特州的風(fēng)力發(fā)電站澳大利亞悉尼工學(xué)院布賴恩羅伯茲教授建議在距地表4500米的高空建造風(fēng)力發(fā)電站。 羅伯茲教授研究的計劃實質(zhì)歸結(jié)如下：在對流層安置一

60、個帶有幾片槳葉的特殊結(jié)構(gòu)，槳葉與發(fā)電機(jī)相連接。由于幾千米高空處風(fēng)力非常強(qiáng)且連續(xù)不斷，這種結(jié)構(gòu)能利用升力自動滑翔，并產(chǎn)生電力。計劃利用電纜向地面輸送電力，電纜同時還將起到穩(wěn)定平臺“錨”的作用。 按照羅伯茲教授計算，由600個空氣發(fā)電機(jī)組成的機(jī)組發(fā)電功率能超過美國最大核電站的發(fā)電功率3倍。 澳大利亞悉尼工學(xué)院布賴恩羅伯茲教授建議在距地表4500 二、太陽能 未來最理想的能源太陽是一個熾熱的氣態(tài)球體，沒有固體的星體或核心。由于太陽內(nèi)部持續(xù)進(jìn)行著氫聚合成氦的核聚變反應(yīng)，所以不斷地釋放出巨大的能量，并以輻射和對流的方式由核心向表面?zhèn)鬟f熱量，其氫的儲量足夠維持100億年太陽每小時輻射到地球的能量約為18萬