1、本文由xiaomo514貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機(jī)查看。核電與儀器儀表吳劍鳴2007年9月各類資源發(fā)電比例1 2 3 4 5 6煤石油 天然氣 水力 核電其它我國(guó)78%世界平均39% 10% 15% 19% 16% 1%20% 2%已探明的燃料可用年數(shù)石油40天然氣60煤炭200鈾（熱中子）鈾（快中子）核聚變5 0 3 0 0 0無限世界核電站一覽表1954年前蘇聯(lián)建成了世界第一座核電站。截至2004年5月，全世界30個(gè)國(guó)家正在運(yùn) 行的核電機(jī)組有441臺(tái)，裝機(jī)容量36313.5萬千 瓦，核發(fā)電量占總發(fā)電量的16%。在役反應(yīng)堆國(guó)家機(jī)組數(shù)目（

2、兆瓦）總裝機(jī)容量2003年核電供應(yīng)發(fā)電量占本國(guó)發(fā)電（億千瓦份額（%）時(shí)）7637 4207 2308 1384 853 1233 1574 703 19.9 78 25 17 24 40 28 12.5美國(guó)法國(guó)日本俄羅斯英國(guó)韓國(guó)德國(guó)加拿大103 59 54 30 27 19 18 1797485 63473 45521 20793 12048 15880 20643 12080在役反應(yīng)堆國(guó)家機(jī)組數(shù)目（兆瓦）總裝機(jī)容量2003年核電供應(yīng) 發(fā)電量 占本國(guó)發(fā)電（億千瓦 份額（%）時(shí)）416 374 164 767 655 594 446 259 2.2 22 3.3 46 50 24 55 31中國(guó)

3、大陸中國(guó)臺(tái)灣印度烏克蘭 瑞典西班牙 比利時(shí)捷克9 6 14 13 11 9 7 66587 4884 2493 11268 9429 7584 5728 3472在役反應(yīng)堆國(guó)家機(jī)組數(shù)目總裝機(jī)容量（兆瓦）斯洛伐克瑞士保加利亞芬蘭匈 牙利阿根廷巴西立陶苑 6 5 4 4 4 2 2 2 2472 3220 2722 2656 1755 935 1901 23702003年核電供應(yīng)發(fā)電量（億千瓦時(shí)）179 259 160 218 110 70 133 143占本國(guó)發(fā) 電份額（%） 57 40 38 27 33 8.6 3.7 80在役反應(yīng)堆國(guó)家機(jī)組數(shù)目總裝機(jī)容量（兆瓦）墨西哥巴基斯坦南非亞美尼亞荷

4、蘭羅馬尼亞 2 2 2 1 1 1 1310 425 1842 376 452 655 6762003年核電供應(yīng) 發(fā)電量（億千瓦 時(shí)）105 18 127 18 38 45 50占本國(guó)發(fā)電 份額（%）5.2 2.4 6.1 35 4.5 9.3 40斯洛文尼1亞合計(jì)4413631352525016核電發(fā)電比例圖1立陶苑法國(guó)斯洛伐克比利時(shí)瑞典烏克蘭韓國(guó)瑞士斯洛文尼 亞保加利亞 0 20 40 40 40 38 40 60 80 100 46 50 57 55 80 78核電發(fā)電比例圖2亞美尼亞匈牙利 捷克 德國(guó)芬蘭日本 西班牙 英國(guó)中國(guó)臺(tái)灣 美國(guó)0 35 33 31 28 2725 24 24

5、22 19.9 20 40 60 80 100核電發(fā)電比例圖3俄羅斯加拿大羅馬尼亞阿根廷南非墨西哥荷蘭巴西印度巴 基斯坦中國(guó)大陸 0 9.3 8.6 6.1 5.2 4.5 3.7 3.3 2.4 2.2 20 40 60 80 100 17 12.5我國(guó)建成核電站一覽表名稱秦山核電站大亞灣1號(hào)機(jī)組大亞灣2號(hào)機(jī)組嶺澳1號(hào)機(jī)組嶺澳2號(hào)機(jī)組 秦山二期1號(hào)機(jī)組額定功率MW 310 984 984 1000 1000 650運(yùn)行日期1990年12月1994 年2月1994年5月2002年5月2003年1月2002年4月名稱額定功率 MW運(yùn)行日期2004年5月2002年12月2003年7月正在調(diào)試中核電

6、占我國(guó)大陸發(fā) 電量2.2%秦山二期2號(hào)機(jī)組650秦山三期1號(hào)機(jī)組728秦山三期2號(hào)機(jī)組728田灣1號(hào) 機(jī)組 田灣2號(hào)機(jī)組 小計(jì)1060 1060 9154我國(guó)核電將快速大發(fā)展我國(guó)的煤碳、水力和石油資源有一定的蘊(yùn)藏量，但是人口眾多，人均能耗低，隨著經(jīng)濟(jì) 發(fā)展，今后幾十年內(nèi)能源要求大幅度的增長(zhǎng)，特別在我國(guó)華東地區(qū)電力需求增長(zhǎng)較快，最 近幾年大量建造煤電站已經(jīng)造成沿海地區(qū)空氣嚴(yán)重污染，因此必須調(diào)整發(fā)電結(jié)構(gòu)，加速發(fā) 展核電，以緩解電力的供需矛盾，減少環(huán)境污染。我國(guó)已批準(zhǔn)建設(shè)的核電站一覽表名稱嶺澳二期秦山二期翻版遼寧紅沿河福建寧德浙江三門2000 1300 2000 2000 2000額定功率 MW類型

7、壓水堆二代加壓水堆二代加壓水堆二代加壓水堆二代加美國(guó)壓水堆三代 AP1000名稱山東海陽廣東陽江小計(jì)2020年額定功率 MW 2000 3000 14300 40000 MW 建成 18000 MW 在建類型 美國(guó)壓水堆三代AP1000法國(guó)壓水堆三代EPR核電占我國(guó)大陸發(fā)電總 量約4% 核電站的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)（一）核電站是高能量、少耗料的電站原子核裂變釋放的能量，要比任何一種化學(xué)反 應(yīng)釋放的能量大幾百萬倍。每一公斤鈾一235全部裂變所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2500-2700噸 優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)放出的能量。一座發(fā)電容量為60萬千瓦的核電站，每天僅需燃耗約3公斤的 鈾一235。而對(duì)于同樣發(fā)電容量的一座 煤電站來

8、說，每天要解決近萬噸的送 料和上千噸灰渣 的運(yùn)輸問題。1000 MW電站燃料用量燃料類型煤天然氣核燃料每天消耗量9600噸80000立方米3.4公斤鈾235我國(guó)資源分布不均勻：60%以上的煤集中在華北70%以上的水力資源集中在西南東南 沿海人口、工業(yè)集中，缺乏水力、煤炭資源北煤南運(yùn)，西電東送，西氣東送（二）核電站同時(shí)是特殊的核燃料生產(chǎn)廠核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)燃耗掉一部份，同時(shí)還使一部份鈾-238或釷-232轉(zhuǎn)化為新的可裂變 的核燃料钚-239或鈾-233。它們經(jīng)過加工處理后可重新投入反應(yīng)堆中使用。在鈾礦藏中， 鈾235占0.71 %，其余大都是鈾一238。鈾-238和釷232的蘊(yùn)藏量要比鈾-235大

9、千百倍， 因此，利用核電站反應(yīng)堆的這樣一個(gè)轉(zhuǎn)化、增殖特性，可以使自然界蘊(yùn)藏著的大量鈾、釷 礦藏獲得充分利用，同時(shí)又為核發(fā)電提供了豐富的新核燃料。（三）國(guó)外核電站的發(fā)電成本已低于火電站發(fā)電站每度電的成本是由電站建造投資費(fèi)、 燃料循環(huán)費(fèi)和運(yùn)行維修費(fèi)三部份組成的，核電站的建造投資費(fèi)比火電站高，但是核電站的 燃料循環(huán)費(fèi)卻比較低，只占總電價(jià)的30-40%，而火電站的燃料費(fèi)占總電價(jià)的60 -70%。在 國(guó)外核發(fā)電成本已低于火力發(fā)電成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，隨著核電站設(shè)備改進(jìn)，燃料循環(huán)更加合 理，其發(fā)電成本仍然會(huì)繼續(xù)低于同時(shí)期的火電發(fā)電?；痣娬九c核電站發(fā)電成本比較國(guó)別美國(guó)電站類型燒油電站8.1美分/度28生丁/度燒煤

10、電站4.8美分/度核電站 4.3美分/度21生丁/度13.06日元/度10.45日元/度8.9日元/度 電法國(guó)日本（四）核電是清潔的能源 核電站排放的稀有氣體、裂變產(chǎn)物 的總劑量率約為1.2X 10-11微希/（千 瓦小時(shí)）標(biāo)準(zhǔn)為2.1X10-10微希/（千 瓦小時(shí)）。而燒煤電站排放的灰塵中 主要含有鐳、釷等物質(zhì)，其總劑量率約為3.52X10-11微希/（千瓦小時(shí)）標(biāo)準(zhǔn)為10.6X 10-10微希/（千瓦小時(shí)）。顯然，核電站對(duì)環(huán)境的污染比火電站小。燒煤的電站每天還要 排出幾百噸的二氧化硫等有害氣體，造成溫室效益和酸雨。造成溫室效益和酸雨（五）核電是安全的能源一三道屏障為了保證核電站的安全，我們

11、在放射性裂度產(chǎn)物 和環(huán)境之間設(shè)置了三道屏障：只要其中一道屏障是完整的，就不會(huì)發(fā)生放射性物質(zhì)外泄事 故。第一道屏障一一燃料芯塊和包殼核裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)98%以上滯留在二氧化鈾 陶瓷芯塊中，燃料芯塊密封在金告合金包殼內(nèi)，它能承受約200大氣的金告合金包殼內(nèi)，壓力， 防止燃料裂變產(chǎn)物進(jìn)入一回路水中。三道屏障（續(xù)）第二道屏障一一壓力容器和一回路壓力邊界核燃料封閉在耐高壓的壁厚20厘米的鋼 質(zhì)壓力容器和一回路內(nèi)。第三道屏障一一安全殼反應(yīng)堆廠房是一個(gè)高大的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝 土構(gòu)筑物，壁厚近1米，內(nèi)表面有6毫米厚的鋼襯，即使在一回路系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)生厚的鋼 襯，嚴(yán)重破裂的情況下，放射性物質(zhì)也不會(huì)擴(kuò)散到安全殼以

12、外的環(huán)境中。安全殼（五）核電站有一系列處理事故措施為了保證在最嚴(yán)重假想事故下這些屏障不被突破， 核電站中還設(shè)置了各種工程安全設(shè)施。例如在失水事故時(shí)，通過安全注射和安全噴淋系統(tǒng) 將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量帶走并將帶放射性的水蒸汽冷凝下來，通過凈化系統(tǒng)將放射性物質(zhì)除 去，從而保證反應(yīng)堆不發(fā)生熔化并防止放射性物質(zhì)向外擴(kuò)散。壓水堆核電站簡(jiǎn)單介紹壓水堆核電站主要由原子核反應(yīng)堆、一回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)和設(shè)備 組成。一回路系統(tǒng)是將核裂變能轉(zhuǎn)化為水蒸汽的熱能裝置。它由反應(yīng)堆、主循環(huán)泵（即主 泵）、穩(wěn) 壓器、蒸汽發(fā)生器以及相應(yīng)的管道等組成。壓水堆核電站簡(jiǎn)單介紹（續(xù)）一回路循環(huán)系統(tǒng)的壓力由穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)

13、代大功率壓水堆核電站的一回路系統(tǒng)一 般有2-4條并聯(lián)的密閉環(huán)路，為了確保安全，整個(gè)一回路循環(huán)系統(tǒng)的主要設(shè)備集中安裝在 一座立式圓柱狀球形頂蓋密封建筑物安全殼里。安全殼的內(nèi)徑約40米，高約70米。二回路主系統(tǒng)和設(shè)備二回路主系統(tǒng)的主要功用是將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽供汽輪發(fā)電機(jī)組作功發(fā)電和 供電站其他輔助設(shè)備使用。二回路系統(tǒng)主要由飽和蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器、凝結(jié)水泵、 低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、中間汽水分離再熱器和相應(yīng)的儀表、閥門、管 道等設(shè)備組成第一代核電站自50年至60年代初蘇聯(lián)、美國(guó)等建造的第一批單機(jī)容量在300MWe的原型核電站， 如美國(guó)的希平港核電站和英第安角1號(hào)核電站，

14、法國(guó)的舒茲（Chooz）核電站，德國(guó) 的奧珀利海母（Obrigheim）核電站，日本的美浜1號(hào)核電站等。第二代核電站自60年代末至70年代世界上建造了單機(jī)容量在600 1400MWe的標(biāo)準(zhǔn)核電站，以美 國(guó)為 代 表 的 Model 212 （ 600MWe，兩環(huán) 路壓水 堆）、Model 312，Model 314， Model 412、Model 414、System80以及一批沸水堆（BWR ） 均可劃入第2代核電站 范疇。法國(guó)的CPY , P4 , P4Z也屬于Model 312 , Model 414 一類標(biāo)準(zhǔn)核電站。 日本、韓國(guó)也建造了一批Model 412、System80等標(biāo)準(zhǔn)核

15、電站。它們是目前世界正在運(yùn) 行的441座核電站（2004年6月統(tǒng)計(jì)數(shù)）主力機(jī)組。第三代核電站滿足美國(guó)用戶要求文件或歐洲核電用戶要求文件建造的核電站美國(guó)核電用戶要求文件 （URD）和歐洲核電用戶要求文件（EUR）提出了下一代核電站的安全和設(shè)計(jì)技術(shù)要求，它 包括了改革型的能動(dòng)（安全系統(tǒng)）核電站和先進(jìn)型的非能動(dòng)（安全系統(tǒng)）核電站，并完成 了全部工程論證和試驗(yàn)工作以及核電站的初步設(shè)計(jì)，它們將成為下三代核電站的主力堆型 表：第三代核電站（續(xù)）第三代核電站美國(guó)歐洲能動(dòng)核電站：System 80+, APWR1000，ABWREPR非能動(dòng)核電站： AP1000EP1000AP1000的設(shè)計(jì)理念在傳統(tǒng)成熟的壓

16、水堆核電技術(shù)的基礎(chǔ)上，安全系 統(tǒng)“非能動(dòng)化”?！胺悄軇?dòng)化”設(shè)計(jì)利用 的是自然力，這種設(shè)計(jì)理念的引入，使核電站安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)生了根本的變化：在設(shè)計(jì) 中充分考慮了嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解；系統(tǒng)配置簡(jiǎn)化，安全支持系統(tǒng)減少，安全級(jí)設(shè)備和 抗震廠房大幅減少，安全等級(jí)和質(zhì)保等級(jí)降低，應(yīng)急動(dòng)力電源和很多動(dòng)力設(shè)備被取消，大宗 材料需求明顯降低。由此還產(chǎn)生了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化、系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)化、工藝布置簡(jiǎn)化、施工量減少、 工期縮短等一系列效應(yīng)，最 終使AP1000在安全性能顯著提高的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)上也具有較強(qiáng)的 競(jìng)爭(zhēng)力AP1000開發(fā)情況1985年西屋公司開始了非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆AP600的開發(fā)研究工作，前后共化了 13年 的時(shí)間，

17、于1998年9月3日NRC頒布了 AP600最終設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書?；M(fèi)了 1300人 年，完成了 12,000份設(shè)計(jì)文件，耗資近6個(gè)億美元。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了 AP1000O 2002年3月，核管會(huì)已經(jīng)完成AP1000設(shè) 計(jì)的預(yù)認(rèn)證審查，AP600有關(guān)的試驗(yàn)和分析 程序可 以用于AP1000設(shè)計(jì)。目前AP1000設(shè)計(jì) 許可證審查階段已基本完成。AP1000技術(shù)描述AP1000為單堆布置兩環(huán)路機(jī)組；電功率1117MWe;設(shè)計(jì)壽命60年；主要安全系統(tǒng)采用非 能動(dòng)設(shè)計(jì)，布置在安全殼內(nèi)；安全殼為雙層結(jié)構(gòu)，外層為預(yù)應(yīng)力混凝土，內(nèi)層為鋼板結(jié)構(gòu)。 AP1000主要的設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：AP1000技術(shù)描述（續(xù)）反應(yīng)堆和反

18、應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用成熟技術(shù)。 AP1000反應(yīng)堆采用西屋公司成熟的Model 314，這種反應(yīng)堆設(shè)計(jì)已獲得成功的運(yùn) 行；燃料組件采用可靠性高的14ft Robust燃料組件；采用增大的蒸汽發(fā)生器（A 125型），這種蒸 汽發(fā)生器已在改造核電廠中獲得成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；穩(wěn)壓器容積比運(yùn)行 電廠增大了很多；AP1000技術(shù)描述（續(xù)）主泵采用成熟的屏蔽式電動(dòng)泵；主管道簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少焊縫和支撐；壓力容器 與西屋標(biāo)準(zhǔn)的三環(huán)路壓力容器相似，取消堆芯區(qū)的環(huán)焊縫，堆芯測(cè)量?jī)x表布置在上封頭， 可在線測(cè)量；反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)采用兩環(huán)路的布置方案，但蒸汽發(fā)生器和屏蔽馬達(dá)泵是 直接連接的。非能動(dòng)安全系統(tǒng)1.非能動(dòng)安注系統(tǒng)

19、2.非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)3.非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)4.非能動(dòng)主 控制室居留系統(tǒng)5.非能動(dòng)安全殼氫控制6.非能動(dòng)MCR/I&C室冷卻7.非能動(dòng)安全殼pH 控制8.非能動(dòng)安全殼大氣放射性導(dǎo)出非能動(dòng)安全系統(tǒng)（續(xù)）采用了非能動(dòng)設(shè)計(jì)大幅度減少了安全系統(tǒng)的設(shè)備和部件，與正在 運(yùn) 行電站的設(shè)備相比，閥門、泵、安全級(jí)管道、電纜、抗震廠房容積分別減少了約50%， 35%， 80%， 70%和 45%。數(shù)字儀控系統(tǒng)和先進(jìn)主控室設(shè)計(jì)AP1000采用成熟的數(shù)字化技術(shù)和先進(jìn)主控室設(shè)計(jì)。主控室采用緊湊布置，充分應(yīng)用人 因工程的設(shè)計(jì)理念。數(shù)字化控制系統(tǒng)采用Ovation DCS系統(tǒng)。采用模塊化建造技術(shù)AP1000在建造中大量采

20、用模塊化建造技術(shù)。整個(gè)電站共分4種模塊類型：結(jié)構(gòu)模塊122 個(gè)；管道模塊154個(gè)；機(jī)械設(shè)備模塊55個(gè)；電氣設(shè)備模塊11個(gè)。從而建設(shè)周期大大縮短， 從第一罐混凝土到裝料只需36個(gè)月。模塊最大體積不得超過集裝箱的容積，即24mX 3.6m X3.6m，其重量一般不得超過5噸。第四代核電站美國(guó)、法國(guó)、日本、英國(guó)等核電發(fā)達(dá)國(guó)家在2000年組建了 Gen-IV國(guó)際論壇.總的目標(biāo) 是在2030年左右，向市場(chǎng)上提供夠很好解決核能經(jīng)濟(jì)性、安全性、廢物處理和防止核擴(kuò)散 問題的第四代核電站。第四代核電站有可持續(xù)能力、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面的目標(biāo) 經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)1.初投資每千瓦小于1000美元，在全壽期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性明

21、顯優(yōu)于其它能源2.能源系統(tǒng)的 財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)不高于其它能源項(xiàng)目3.總的電力生產(chǎn)成本應(yīng)低于每度電3美分4.建設(shè)期小于 3年安全可靠性目標(biāo)1：有很高的運(yùn)行安全性和可靠性。2：堆芯損壞的可能性極低3：在事故條件下無廠外釋放，不需要廠外應(yīng)急。第四代核電站（續(xù)）第四代核電站鈉冷快堆鉛合金冷卻快堆氣冷快堆超高溫堆超臨界水冷堆熔鹽堆 縮寫SFR LFR GFR VHTR SCWR MSR中子能譜快快快熱熱和快熱燃料循環(huán)閉式閉式 閉式一次一次/閉式閉式IE級(jí)設(shè)備的定義IE級(jí)被定為電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全級(jí)，它是完成下列各項(xiàng)功能所必須的：-反應(yīng)堆緊急 停堆，-安全殼隔離，-堆芯應(yīng)急冷卻，-反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出，-反應(yīng)堆廠房的熱導(dǎo)出，-防 止放射性物質(zhì)向周圍環(huán)境大量排放。標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量鑒定程序標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量鑒定程序用來驗(yàn)證設(shè)備在正常環(huán)境下能執(zhí)行其規(guī)定功能的能力。這是通過執(zhí) 行一個(gè)對(duì)每種類型設(shè)備的專用質(zhì)量鑒定大綱來證明的。這個(gè)大綱須通過其條件和順序適合 于該設(shè)備的一系列試驗(yàn)這一系列試驗(yàn)應(yīng)包括：基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)例如：介電強(qiáng)度試驗(yàn)絕緣電阻試驗(yàn)功能特性的評(píng)定 試驗(yàn)等 影響參數(shù)的極限值試驗(yàn):在影響參數(shù)的規(guī)定范圍的限值內(nèi)和規(guī)定的上限值上檢驗(yàn)設(shè) 備的功能特性?？梢跃C合這些影響參數(shù)的作用有關(guān)設(shè)備的耐久性試驗(yàn)和/或超時(shí)限性能評(píng) 定的實(shí)驗(yàn)。K3質(zhì)量鑒定程序K3質(zhì)量鑒定程序用來驗(yàn)證安裝在安