核電技術及其開展〔二〕哈爾濱工程大學核科學與技術學院彭敏俊2021年8月2024/1/3122.1開展核能發(fā)電的必要性能源需求矛盾環(huán)境污染可繼續(xù)開展的需求2022/7/53人類獲取電能的方式火力發(fā)電風力發(fā)電水力發(fā)電潮汐發(fā)電核能發(fā)電太陽能發(fā)電2022/7/54我國能源消費構造2006年2003年2022/7/55世界化石能源行將用盡資源類型煤炭石油天然氣探明儲量98421.1億噸1661.48億噸155.78萬億立方米統(tǒng)計截止日期2002年1月1日2003年1月1日2003年1月1日可開采年限21848672022/7/56常規(guī)能源運用帶來的污染2022/7/57核電是清潔的能源2022/7/58核電站與常規(guī)電站對環(huán)境的污染比較2022/7/59核能是不可或缺的替代能源2022/7/510核能發(fā)電的特點高能量密度 容量1000MW的電廠滿功率運轉300天，壓水堆核電廠耗費低濃縮鈾25~30噸， 燃煤火電廠耗費煤炭 310萬噸左右。堆內大量放射性物質停堆后有衰變熱2022/7/511核能可繼續(xù)開展，平安性高2022/7/5122.2核能發(fā)電的原理核能開發(fā)的本質問題是可控的將核裂變或聚變產生的能量轉變?yōu)闊崮埽M而轉化為電能等其它方式的能量。與化石燃料能源的直觀比較是將熄滅鍋爐等化學能裝換設備換成了反響堆或聚變安裝。2022/7/513核能發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電的區(qū)別2022/7/5142.2.1不同堆型核電站的比較壓水堆核電站：慢化劑—輕水，冷卻劑—輕水沸水堆核電站：慢化劑—輕水，冷卻劑—輕水重水堆核電站：慢化劑—重水，冷卻劑—重水或輕水石墨水冷堆核電站：慢化劑—石墨，冷卻劑—輕水石墨氣冷堆核電站：慢化劑—石墨，冷卻劑—CO2或He高溫氣冷堆核電站：慢化劑—石墨，冷卻劑—CO2或He液態(tài)金屬冷卻快中子堆核電站：冷卻劑—液態(tài)金屬〔鈉、鈉-鉀合金、鉛-鉍合金〕2022/7/515A.壓水堆核電站壓水堆是核電站中運用最多的堆型，技術成熟，平安性好，易于控制壓水堆運用輕水作為慢化劑和冷卻劑，運轉過程中以高壓堅持流經堆芯的水為液相運用UO2陶瓷燃料，U-235富集度為3~4%左右采用控制棒和硼酸控制反響性反響堆運轉壓力為15.5MPa左右，反響堆冷卻劑平均溫度為300~330℃左右，蒸汽壓力為5~7MPa核電站熱效率為31%~34%左右2022/7/516B.沸水堆核電站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，并在反響堆壓力容器內直接產生飽和蒸汽的動力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都具有構造緊湊、平安可靠、建造費用低和負荷跟隨才干強等優(yōu)點。它們都需運用低富集鈾作燃料。沸水堆核電站系統(tǒng)有：主系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、反響堆輔助系統(tǒng)等。2022/7/517B-1.沸水堆的特點不需求專門的蒸汽發(fā)生器，運轉參數較壓水堆低;具有很強的自然循環(huán)才干，可達40~50%FP，甚至100%FP;反響堆壓力容器底部有較大數量的孔洞;〔控制棒〕具有劇烈的空泡負反響，對喪失熱阱非常敏感。2022/7/518B-2.沸水堆核電站強迫循環(huán)直接回路2022/7/519C.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響堆，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。重水堆核電站是開展較早的核電站，有各種類別，但已實現工業(yè)規(guī)模推行的只需加拿大開展起來的坎杜型壓力管式重水堆核電站。2022/7/520C-1.重水堆的核蒸汽供應系統(tǒng)2022/7/521D.快堆核電站由快中子引起鏈式裂變反響所釋放出來的熱能轉換為電能的核電站?？於言谶\轉中既耗費裂變資料，又消費新裂變資料，而且所產可多于所耗，能實現核裂變資料的增殖。壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂變燃料，即使再利用轉換出來的钚-239等易裂變資料，對鈾資源的利用率只需1％~2％；在快堆中，鈾-238原那么上都能轉換成钚-239而得以運用，但思索到各種損耗，快堆可將鈾資源的利用率提高到60％~70％。2022/7/522D-1.回路式快堆系統(tǒng)2022/7/523D-2.池式快堆系統(tǒng)2022/7/5242.2.2壓水堆核電站原理2022/7/525A.核電站能量轉換過程核裂變能熱能機械能電能反響堆冷卻劑系統(tǒng)汽輪機組發(fā)電機組2022/7/526B.壓水堆核電站系統(tǒng)組成PWR核電站核島常規(guī)島電站配套設備反響堆冷卻劑系統(tǒng)專設平安系統(tǒng)核輔助系統(tǒng)三廢處置系統(tǒng)汽輪機回路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)電氣系統(tǒng)2022/7/527a.專設平安系統(tǒng)專設平安系統(tǒng)平安注入系統(tǒng)平安殼噴淋系統(tǒng)輔助給水系統(tǒng)平安殼隔離系統(tǒng)反響堆發(fā)生失水事故時自動投入，阻止事故的進一步擴展，維護反響堆不燒毀，同時防止放射性物質向大氣環(huán)境分散。2022/7/528b.核輔助系統(tǒng)核輔助系統(tǒng)化學和容積控制系統(tǒng)硼和水補給系統(tǒng)余熱排出系統(tǒng)反響堆和乏燃料水池冷卻和處置系統(tǒng)設備冷卻水系統(tǒng)保證反響堆和一回路正常啟動、運轉和停堆。2022/7/529c.三廢處置系統(tǒng)三廢處置系統(tǒng)廢液處置系統(tǒng)廢氣處置系統(tǒng)固體廢物處置系統(tǒng)回收和處置放射性廢物以維護和監(jiān)視環(huán)境。2022/7/530常規(guī)島系統(tǒng)汽輪機回路經過汽水循環(huán),將蒸汽的熱能轉換為機械能,最后在發(fā)電機內轉換為電能循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為蒸汽循環(huán)提供冷源電氣系統(tǒng)完成電能的產生和輸出2022/7/531a.汽輪機回路主蒸汽系統(tǒng)汽輪機旁路排放系統(tǒng)汽水分別再熱器系統(tǒng)汽輪機軸封系統(tǒng)汽輪機蒸汽和疏水系統(tǒng)蒸汽轉換器系統(tǒng)輔助蒸汽分配系統(tǒng)凝結水抽取系統(tǒng)低壓給水加熱器系統(tǒng)給水除氧器系統(tǒng)主給水泵系統(tǒng)高壓給水加熱器系統(tǒng)主給水流量控制系統(tǒng)汽輪機調理油系統(tǒng)汽輪機維護系統(tǒng)汽輪機排汽口噴淋系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)冷凝器真空系統(tǒng)2022/7/532b.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)及循環(huán)水過濾系統(tǒng)循環(huán)水處置系統(tǒng)輔助冷卻水系統(tǒng)常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)2022/7/533c.電氣系統(tǒng)發(fā)電機及其輔助系統(tǒng)輸配電及維護系統(tǒng)廠用電系統(tǒng)2022/7/534電廠配套設備核島和常規(guī)島以外的配套建筑物、構筑物及其設備的統(tǒng)稱輔助核廠房：廢物處置輔助廠房等消費輔助廠房：機加工車間、儀修車間、除鹽水廠房廠前區(qū)建筑物：廠區(qū)警衛(wèi)室、辦公樓、食堂等廠區(qū)附近建筑物：淡水廠、廠區(qū)污水處置站等廠區(qū)工程設備：廠區(qū)道路、停車場、室外管線和管溝廠外工程設備：淡水取水泵房、淡水輸水管線等環(huán)境監(jiān)測工程設備：氣候站、輻射監(jiān)測站等生活區(qū)及其他有關建筑工程2022/7/535大亞灣核電站廠房布置2022/7/536核電站主要廠房2022/7/537A.核島主要廠房核島主要廠房燃料廠房核輔助廠房電氣廠房反響堆廠房布置一回路系統(tǒng)設備、部分專設平安系統(tǒng)、核輔助系統(tǒng)布置乏燃料水池，廠房反面緊鄰換料水箱布置核輔助系統(tǒng)、廢物處置系統(tǒng)、部分專設平安系統(tǒng)設備