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核電原理的課件資料第1頁(yè)/共18頁(yè)日本地震導(dǎo)致核電站爆炸及核輻射事件,衷心為那些受災(zāi)的人們祈福,同時(shí),知曉一些關(guān)于核電站的知識(shí)也是必要的,以下資訊為網(wǎng)絡(luò)搜尋,結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn),供參考。2023/4/142Be

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GoGreenSavethePlanet第2頁(yè)/共18頁(yè)2023/4/143【核電站分類(lèi)】

沸水堆核電站

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GoGreenSavethePlanet第3頁(yè)/共18頁(yè)以沸水堆為熱源的核電站。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動(dòng)力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆,都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費(fèi)用低和負(fù)荷跟隨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。它們都需使用低富集鈾作燃料。沸水堆核電站系統(tǒng)有:主系統(tǒng)(包括反應(yīng)堆);蒸汽-給水系統(tǒng);反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。4/14/20234Be

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GoGreenSavethePlanet第4頁(yè)/共18頁(yè)【核電站分類(lèi)】壓水堆核電站4/14/20235Be

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GoGreenSavethePlanet第5頁(yè)/共18頁(yè)

以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規(guī)島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體,一回路系統(tǒng),以及為支持一回路系統(tǒng)正常運(yùn)行和保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機(jī)組及二回等系統(tǒng),其形式與常規(guī)火電廠類(lèi)似。4/14/20236Be

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GoGreenSavethePlanet第6頁(yè)/共18頁(yè)其他類(lèi)型:重水堆核電站

以重水堆為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆,可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑,重水堆分壓力容器式和壓力管式兩類(lèi)。重水堆核電站是發(fā)展較早的核電站,有各種類(lèi)別,但已實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模推廣的只有加拿大發(fā)展起來(lái)的坎杜型壓力管式重水堆核電站。

快堆核電站

由快中子引起鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)所釋放出來(lái)的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核電站??於言谶\(yùn)行中既消耗裂變材料,又生產(chǎn)新裂變材料,而且所產(chǎn)可多于所耗,能實(shí)現(xiàn)核裂變材料的增殖。

目前,世界上已商業(yè)運(yùn)行的核電站堆型,如壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆等都是非增殖堆型,主要利用核裂變?nèi)剂希词乖倮棉D(zhuǎn)換出來(lái)的钚-239等易裂變材料,它對(duì)鈾資源的利用率也只有1%—2%,但在快堆中,鈾-238原則上都能轉(zhuǎn)換成钚-239而得以使用,但考慮到各種損耗,快堆可將鈾資源的利用率提高到60%—70%。第7頁(yè)/共18頁(yè)【核電站流程原理】第8頁(yè)/共18頁(yè)【核電站發(fā)電原理及結(jié)構(gòu)剖析】核電站是利用核分裂(NuclearFission)或核融合(NuclearFusion)反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠。目前商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用核分裂反應(yīng)而發(fā)電。

核電站一般分為兩部分:利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島(包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng))和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島(包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng))。核電站使用的燃料一般是放射性重金屬:鈾、钚。

現(xiàn)在使用最普遍的民用核電站大都是壓水反應(yīng)堆核電站,它的工作原理是:用鈾制成的核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行裂變并釋放出大量熱能;高壓下的循環(huán)冷卻水把熱能帶出,在蒸汽發(fā)生器內(nèi)生成蒸汽,推動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。第9頁(yè)/共18頁(yè)核電站發(fā)電原理及結(jié)構(gòu)

核電站以核反應(yīng)堆來(lái)代替火電站的鍋爐,以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量,來(lái)加熱水使之變成蒸汽。蒸汽通過(guò)管路進(jìn)入汽輪機(jī),推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。一般說(shuō)來(lái),核電站的汽輪發(fā)電機(jī)及電器設(shè)備與普通火電站大同小異,其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。

核電站除了關(guān)鍵設(shè)備——核反應(yīng)堆外,還有許多與之配合的重要設(shè)備。以壓水堆核電站為例,它們是主泵,穩(wěn)壓器,蒸汽發(fā)生器,安全殼,汽輪發(fā)電機(jī)和危急冷卻系統(tǒng)等。它們?cè)诤穗娬局杏懈髯缘奶厥夤δ堋?/p>

主泵如果把反應(yīng)堆中的冷卻劑比做人體血液的話(huà),那主泵則是心臟。它的功用是把冷卻劑送進(jìn)堆內(nèi),然后流過(guò)蒸汽發(fā)生器,以保證裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳遞出來(lái)。

穩(wěn)壓器又稱(chēng)壓力平衡器,是用來(lái)控制反應(yīng)堆系統(tǒng)壓力變化的設(shè)備。在正常運(yùn)行時(shí),起保持壓力的作用;在發(fā)生事故時(shí),提供超壓保護(hù)。穩(wěn)壓器里設(shè)有加熱器和噴淋系統(tǒng),當(dāng)反應(yīng)堆里壓力過(guò)高時(shí),噴灑冷水降壓;當(dāng)堆內(nèi)壓力太低時(shí),加熱器自動(dòng)通電加熱使水蒸發(fā)以增加壓力。

蒸汽發(fā)生器它的作用是把通過(guò)反應(yīng)堆的冷卻劑的熱量傳給二次回路水,并使之變成蒸汽,再通入汽輪發(fā)電機(jī)的汽缸作功。第10頁(yè)/共18頁(yè)安全殼用來(lái)控制和限制放射性物質(zhì)從反應(yīng)堆擴(kuò)散出去,以保護(hù)公眾免遭放射性物質(zhì)的傷害。萬(wàn)一發(fā)生罕見(jiàn)的反應(yīng)堆一回路水外逸的失水事故時(shí),安全殼是防止裂變產(chǎn)物釋放到周?chē)淖詈笠坏榔琳?。安全殼一般是?nèi)襯鋼板的預(yù)應(yīng)力混凝土厚壁容器。

汽輪機(jī)核電站用的汽輪發(fā)電機(jī)在構(gòu)造上與常規(guī)火電站用的大同小異,所不同的是由于蒸汽壓力和溫度都較低,所以同等功率機(jī)組的汽輪機(jī)體積比常規(guī)火電站的大。

危急冷卻系統(tǒng)為了應(yīng)付核電站一回路主管道破裂的極端失水事故的發(fā)生,近代核電站都設(shè)有危急冷卻系統(tǒng)。它是由注射系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)組成。一旦接到極端失水事故的信號(hào)后,安全注射系統(tǒng)向反應(yīng)堆內(nèi)注射高壓含硼水,噴淋系統(tǒng)向安全殼噴水和化學(xué)藥劑。便可緩解事故后果,限制事故蔓延。第11頁(yè)/共18頁(yè)核電站安全保障系統(tǒng)

為了保護(hù)核電站工作人員和核電站周?chē)用竦慕】?,核電站必須始終堅(jiān)持“質(zhì)量第一,安全第一”的原則。

核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行均采用縱深防御的原則,從設(shè)備、措施上提供多等級(jí)的重迭保護(hù),以確保核電站對(duì)功率能有效控制,對(duì)燃料組件能充分冷卻,對(duì)放射性物質(zhì)不發(fā)生泄漏。縱深防御原則一般包括五層防線,即第一層防線:精心設(shè)計(jì)、制造、施工,確保核電站有精良的硬件環(huán)境。建立周密的程序,嚴(yán)格的制度,對(duì)核電站工作人員有高水平的教育和培訓(xùn),人人注意和關(guān)心安全,有完備的軟件環(huán)境.第二層防線:加強(qiáng)運(yùn)行管理和監(jiān)督,及時(shí)正確處理異常情況,排除故障。第三層防線在嚴(yán)重異常情況下反應(yīng)堆正常的控制和保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作,防止設(shè)備故障和人為差錯(cuò)造成事故。第四層防線:發(fā)生事故情況時(shí),啟用核電站安全系統(tǒng)包括各外設(shè)安全系統(tǒng)加強(qiáng)事故中的電站管理,防止事故擴(kuò)大保護(hù)反應(yīng)堆廠房安全殼。第五層防線萬(wàn)一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故并伴有放射性外泄啟用廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃努力減輕事故對(duì)周?chē)用窈铜h(huán)境的影響。第12頁(yè)/共18頁(yè)

按照縱深防御的原則,目前的設(shè)計(jì)在核燃料和環(huán)境外部空氣之間設(shè)置了四道屏障。即第一道屏障燃料芯塊核然料放在氧化鈾陶瓷芯塊中,并使得大部分裂變產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物9s%以上保存在芯塊內(nèi)。第二道屏障:嫌料包殼,燃料芯塊密封在鉛合金制造的包殼中構(gòu)成核燃料芯棒錯(cuò)合金,具有足夠的強(qiáng)度且在高溫下不與水發(fā)生反應(yīng)。第三道屏障:壓力管道和容器冷卻劑系統(tǒng)將核燃料芯棒封閉在20cm以上的鋼質(zhì)耐高壓系統(tǒng)中避免放射性物質(zhì)泄漏到反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)。第四道屏障:反應(yīng)堆安全殼用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)筑壁厚近100cm,內(nèi)表面加有0.6cm的鋼襯,可以抗御來(lái)自?xún)?nèi)部或外界的飛出物,防止放射性物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境。

核電站配置的外設(shè)安全系統(tǒng)包括:①隔離系統(tǒng),用來(lái)將反應(yīng)堆廠房隔離開(kāi)來(lái),主要有自動(dòng)關(guān)閉穿過(guò)廠房的各條運(yùn)行管道的閥門(mén)收集廠房?jī)?nèi)泄漏物質(zhì)將其過(guò)濾后再排出廠外。

②注水系統(tǒng)在反應(yīng)堆可能“失水時(shí),向堆芯注水,以冷卻燃料組件避免包殼破裂,注入水中含有硼,用以制止核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。注水系統(tǒng)使用壓力氮?dú)?,在無(wú)電流和無(wú)人操作情況下在一定壓力下可自動(dòng)注水。第13頁(yè)/共18頁(yè)③事故冷卻器和噴淋系統(tǒng),用來(lái)冷卻廠房以降低廠房的壓力。在廠房壓力上升時(shí)先啟動(dòng)空氣冷卻(風(fēng)機(jī)—換熱器)的事故冷卻器;再進(jìn)一步可以啟動(dòng)廠房噴淋系統(tǒng)將冷水或含翻水噴入廠房,以降熱和降壓。

以上所有安全保護(hù)系統(tǒng)均采用獨(dú)立設(shè)備和冗余布置,均備有事故電源,安全系統(tǒng)可以抗地展和在蒸汽—空氣及放射性物質(zhì)的惡劣環(huán)境中運(yùn)行。核電站運(yùn)行人員須經(jīng)嚴(yán)格的技術(shù)和管理培訓(xùn),通過(guò)國(guó)家核安全局主持的資格考試,獲得國(guó)家核安全局頒發(fā)的運(yùn)行值崗操作員或高級(jí)操作員執(zhí)照才能上崗,無(wú)照不得上崗。執(zhí)照在規(guī)定期內(nèi)有效,過(guò)期后必須申請(qǐng)核發(fā)機(jī)關(guān)再次審查。

萬(wàn)一發(fā)生了核外泄事故,應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急計(jì)劃。應(yīng)急計(jì)劃的內(nèi)容主要包括:疏散人員,封閉核污染區(qū)(核反應(yīng)堆及核電站),清除核污染,以保證人身安全和環(huán)境清潔。第14頁(yè)/共18頁(yè)核電站建造情況

全世界超過(guò)438座核電站在運(yùn)行

美國(guó)數(shù)量最多

2002年6月16日,國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)最近發(fā)表的一份報(bào)告說(shuō),截止2001年年底全世界正在運(yùn)行的核電站共有438座。總部設(shè)在維也納的國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)14日在結(jié)束為期5天的理事會(huì)例會(huì)之際,核準(zhǔn)了將提交這一機(jī)構(gòu)第46屆大會(huì)審議的“2001年度報(bào)告”。這份報(bào)告在介紹“世界范圍的核能”時(shí)指出,核能仍然是許多國(guó)家能源組成中的一個(gè)重要部分。報(bào)告說(shuō),到2001年年底,全世界正在運(yùn)行的核電站共有438座,總發(fā)電量為353千兆瓦,占全世界發(fā)電量的16%,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已超過(guò)1萬(wàn)堆年,1個(gè)堆年相當(dāng)于核電站中的1個(gè)反應(yīng)堆運(yùn)行1年。

據(jù)報(bào)告說(shuō),盡管迄今核電站主要分布在工業(yè)化國(guó)家,但是目前正在建設(shè)的32個(gè)核電站中有31座分布在亞洲、中歐和東歐地區(qū)。此外,現(xiàn)有核電站通過(guò)采取各種措施減少了發(fā)電成本并提高了安全性。其中,阿根廷、巴西、捷克、德國(guó)、印度、韓國(guó)、西班牙、俄羅斯、瑞士、烏克蘭和美國(guó)都增加了各自的核電發(fā)電量并達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的水平。

據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),在2001年全世界正在運(yùn)行的核電站中,美國(guó)最多,達(dá)104座;法國(guó)59座,英國(guó)和俄羅斯也都在30座以上。2001年核發(fā)電量在國(guó)內(nèi)總發(fā)電量中所占比例超過(guò)20%的有19個(gè)國(guó)家,比2000年增加了兩個(gè)。其中,立陶宛比例最高,達(dá)到78%,比利時(shí)和斯洛伐克超過(guò)50%,烏克蘭、瑞典和保加利亞3國(guó)則都在49%以上,韓國(guó)等8個(gè)國(guó)家也占到31%到39之多。第15頁(yè)/共18頁(yè)核電站中國(guó)現(xiàn)有的核電站

中國(guó)有4座核電站11臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。在建的不少。

一、秦山核電站位于杭州灣畔,一期工程是中國(guó)第一座依靠自己的力量設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)管理的30萬(wàn)千瓦壓水堆核電站。1985年3月澆灌第一罐核島底板混凝土,1991年12月首次并網(wǎng)發(fā)電,1994年4月設(shè)入商業(yè)運(yùn)行,1995年7月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。大亞灣核電站

二期工程,是中國(guó)自主設(shè)計(jì)、自主建造、自主管理、自主運(yùn)營(yíng)的首座2×60萬(wàn)千瓦商用壓水堆核電站,于1996年6月2日開(kāi)工,經(jīng)過(guò)近6年的建設(shè),第一臺(tái)機(jī)組于2002年4月15日比計(jì)劃提前47天投入商業(yè)運(yùn)行。

秦山三期(重水堆)核電站采用加拿大成熟的坎杜6重水堆核電技術(shù),建造兩臺(tái)70萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組。1號(hào)機(jī)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(yùn)行。2號(hào)機(jī)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(yùn)行。第16頁(yè)/共18頁(yè)

二、廣東大亞灣核電站1987年8月7日工程正式開(kāi)工,1994年2月1日和5月6日兩臺(tái)單機(jī)容量為984MWe壓水堆反應(yīng)堆機(jī)組先后投入商業(yè)營(yíng)運(yùn)。

三、田灣核電站位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣,廠區(qū)按4臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組規(guī)劃,并留有再建2至4臺(tái)的余地。一期建設(shè)2臺(tái)單機(jī)容量106萬(wàn)千瓦的俄羅斯AES-91型壓水堆核電機(jī)組,設(shè)計(jì)壽命40年,年平均負(fù)荷因子不低于80%,年發(fā)電量為140億千瓦時(shí)。工程于1999

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