核电基础知识

1、核核 能能 概概 论论西安交通大学核能工程系西安交通大学核能工程系秋穗正秋穗正一、核能在能源系统的地位与作用一、核能在能源系统的地位与作用 二、中国核能发展二、中国核能发展三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理 四、其他类型核反应堆核电站四、其他类型核反应堆核电站一、核能在能源系统的地位与作用一、核能在能源系统的地位与作用 人类能源结构三次重大的演变：人类能源结构三次重大的演变：1818世纪世纪6060年代：煤炭逐步替代了木柴；年代：煤炭逐步替代了木柴；2020世纪世纪2020年代：煤炭转向石油和天然气；年代：煤炭转向石油和天然气；2020世纪世纪7070年代：石

2、油、天然气，煤，核能和年代：石油、天然气，煤，核能和再生能源等多种能源结构；再生能源等多种能源结构；2121世纪主要能源：核能世纪主要能源：核能一、核能在能源系统的地位与作用（续）一、核能在能源系统的地位与作用（续） 世界一次能源结构：世界一次能源结构： 国际能源资料统计：石油、天然气占国际能源资料统计：石油、天然气占60%60%，煤占，煤占25%25%，水力，水力占占5%5%，其他约占，其他约占10%10%。（经济地开采的石油和天然气资源约。（经济地开采的石油和天然气资源约有三、四十年储藏量，世界上煤的储藏量有三、四十年储藏量，世界上煤的储藏量300300年）年） 电力结构：电力结构： 目前

3、世界上有核电站目前世界上有核电站441441座，总装机容量座，总装机容量3.63.6亿千瓦。平均亿千瓦。平均核电发电量占总电量比重为核电发电量占总电量比重为1717。 有核电的国家和地区是有核电的国家和地区是3232个，核发电超过个，核发电超过3030有有1616个国家。个国家。 法国法国8585，比利时（，比利时（59593 3），瑞典（），瑞典（51516 6），英国），英国2323，俄罗斯，俄罗斯1616，日本，日本3434，美国，美国2020，中国，中国1.5%1.5%。（美国仍第一核电大国，核电站美国仍第一核电大国，核电站109109个，装机容量占全世界个，装机容量占全世界的三分之一

4、。其次是法国、前苏联、日本和德国。）的三分之一。其次是法国、前苏联、日本和德国。） 世界核能的发展历史世界核能的发展历史一、核能在能源系统的地位与作用（续）一、核能在能源系统的地位与作用（续）世界核电的发展大体可分为四个阶段。世界核电的发展大体可分为四个阶段。1954195419601960年：试验阶段；年：试验阶段；1961196119691969年：实用化阶段；年：实用化阶段；19691969年至二十世纪年至二十世纪7070年代末：大发展阶段；年代末：大发展阶段；二十世纪二十世纪8080年代至二十世纪末：低潮阶段；年代至二十世纪末：低潮阶段；二十一世纪开始：复苏阶段。二十一世纪开始：复苏阶

5、段。 放弃核电的政策带来严重后果的反思；放弃核电的政策带来严重后果的反思； 世界性的燃料供应紧张和环境压力的加大；世界性的燃料供应紧张和环境压力的加大； 新一代更为安全和经济的反应堆的推广使用。新一代更为安全和经济的反应堆的推广使用。二、中国核能发展二、中国核能发展 中国能源结构的特点及矛盾中国能源结构的特点及矛盾 能源结构方面以煤为主体，油和天然气和水电资能源结构方面以煤为主体，油和天然气和水电资源很不丰富；源很不丰富； 能源资源分布与工业布局不平衡，而且正好相反。能源资源分布与工业布局不平衡，而且正好相反。 煤炭资源有限，不可能作为长期主要能源；煤炭资源有限，不可能作为长期主要能源； 煤的

6、运输量大，由煤造成的运输紧张状况不可能煤的运输量大，由煤造成的运输紧张状况不可能解决；解决； 煤炭的污染严重，我国的环境将无法承受煤炭的污染严重，我国的环境将无法承受 ； 煤是种重要的不可再生的化工原料；煤是种重要的不可再生的化工原料； 发展核能是中国的必然选择发展核能是中国的必然选择 需求：2020年中国GDP翻两番（4万亿美元），需要电力8亿9亿千瓦，目前国内已有装机容量是3.5亿千瓦，需要新增量4.5亿5.5亿千瓦。 核电优点：核电优点： 安全安全 清洁清洁 经济经济 可持续发展可持续发展 现实可行现实可行二、中国核能发展（续）二、中国核能发展（续） 中国核电发展现状中国核电发展现状 中

7、国大陆正在运行和建造的核电机组共有中国大陆正在运行和建造的核电机组共有1111台，其中正在运行的有台，其中正在运行的有8 8台机组，装机容量台机组，装机容量610610万千瓦，占全国总供电量的万千瓦，占全国总供电量的1.5 %1.5 %以上。以上。正在建设还有正在建设还有3 3台机组，总装机容量为台机组，总装机容量为260260万万千瓦。千瓦。 浙江三门，广东阳江，山东海洋，辽宁大连，浙江三门，广东阳江，山东海洋，辽宁大连，秦山四期，连云港二期。秦山四期，连云港二期。二、中国核能发展（续）二、中国核能发展（续） 中国核能发展规划中国核能发展规划 国家发改委国家发改委20032003年年1 1月

8、月1414日宣布，到日宣布，到20202020年，年，中国核发电量占总发电量的比例有望达到中国核发电量占总发电量的比例有望达到6%6%。（远远低于（远远低于16%16%的世界平均水平）在的世界平均水平）在20102010年以年以后，大约每年都要新投产后，大约每年都要新投产2-32-3台，甚至更多百台，甚至更多百万千瓦级的核电站。万千瓦级的核电站。 中国核电发展经历起步（中国核电发展经历起步（ 20002000年前）、腾飞年前）、腾飞（ 2000200020152015年）和持续发展（年）和持续发展（ 2015201520502050年）三个阶段年）三个阶段 世界核电的春天在中国！世界核电的春天

9、在中国！二、中国核能发展（续）二、中国核能发展（续）三、三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理核反应堆与压水堆核电厂基本原理 反应堆的基本工作原理反应堆的基本工作原理 核反应有核反应有聚变反应聚变反应和和裂变反应裂变反应核燃料：铀核燃料：铀-235-235、铀、铀-233-233、钚、钚-239-239235235U+1nU+1n140140Ba+Ba+9494Kr+2Kr+21 1n+200MeVn+200MeV每每1g1g铀裂变所释放出来的能铀裂变所释放出来的能量相当于量相当于2700kg2700kg标准煤燃烧标准煤燃烧时发出来的总能量。时发出来的总能量。每产生每产生100100万千瓦的热功率

10、，万千瓦的热功率，则每天需要消耗则每天需要消耗1.221.22千克的千克的铀铀-235-235。 核反应堆的主要功能核反应堆的主要功能 (1)(1)生产堆，生产堆，(2)(2)动力堆，动力堆，(3)(3)研究堆。研究堆。 核反应堆的分类核反应堆的分类 (1)(1)轻水堆（包括压水堆和沸水堆）轻水堆（包括压水堆和沸水堆） (2)(2)重水堆重水堆 (3)(3)气冷堆气冷堆 (4)(4)快中子增殖堆快中子增殖堆 (5)(5)聚变堆聚变堆聚变堆聚变堆三、核反应堆与三、核反应堆与压水堆压水堆核电厂基本原理（续）核电厂基本原理（续） 压水堆核电厂基本原理压水堆核电厂基本原理 压水堆核电厂结构基本概况压水

11、堆核电厂结构基本概况 核压水堆电厂核岛主要参数核压水堆电厂核岛主要参数三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理（续）三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理（续） 大亚湾核电厂反应堆一回路系统的主要特性参数大亚湾核电厂反应堆一回路系统的主要特性参数 系统额定热功率：系统额定热功率： 2905 MW2905 MW；工作压力：工作压力： 15.5 Mpa15.5 Mpa；设计压力，设计压力，17.23MPa17.23MPa；现场水压试验现场水压试验22.9 Mpa22.9 Mpa，蒸汽发生器二次侧压力：蒸汽发生器二次侧压力： 6.89MPa6.89MPa每条环路在冷态温度下的流量率每条环路在冷态温度下的流量率

12、（热工设计流量率：（热工设计流量率： 22840 m22840 m3 3/h/h）额定流量率：额定流量率： 23790 m23790 m3 3/h/h，机械设计流量率：机械设计流量率： 24740 m24740 m3 3/h /h ） 满功率运行下的温度：满功率运行下的温度：（堆芯入口（堆芯入口292.4 292.4 ，堆芯出口，堆芯出口329.8 329.8 ，堆芯平均，堆芯平均310.0 310.0 ），），压力容器设计温度：压力容器设计温度： 343 343 最佳预定工况下环路压力降：最佳预定工况下环路压力降：（反应堆：（反应堆： 0.323 Mpa0.323 Mpa，蒸汽发生，蒸汽发生

13、器：器：0.333 Mpa0.333 Mpa，管路：，管路：0.051 Mpa0.051 Mpa，整个环路：，整个环路：0.707 MPa0.707 MPa ）压水堆核电厂安全和辅助系统压水堆核电厂安全和辅助系统 第一类是牵涉到核安全的安全系统：第一类是牵涉到核安全的安全系统：安全注入安全注入系统、安全壳喷淋系统、辅助给水系统和安全系统、安全壳喷淋系统、辅助给水系统和安全壳隔离系统。壳隔离系统。 第二类是保证反应堆和压力回路正常启动、运第二类是保证反应堆和压力回路正常启动、运行和停堆的核辅助系统：行和停堆的核辅助系统：化学和容积控制系统、化学和容积控制系统、硼和水的补给系统、余热排出系统、反应堆和硼和水的补给系统、余热排出系统、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统、设备冷却水系统、乏燃料水池冷却和处理系统、设备冷却水系统、核岛应急生水系统、蒸汽发生器排污系统、硼核岛应急生水系统、蒸汽发生器排污系统、硼回收系统、核取样系统、核岛排气和疏水系统回收系统、核取