核动力工程和辐射科学理论第三章核电站以及反应堆

1、核动力工程和辐射科学理论（上） 第三章核电站以及反应堆 (A) 世界核电发展现状世界核电厂分布截至2005年1月，全世界运行的核电机组有441 个，总发电量为367 GW(e) 。另外，还有24核电机组正在建设中。各国核电占总发电量的比例（2002）美国法国日本韩国中国(1.8%, 2004)德国我国计划到2020年核电将达到4%的电力比例世界平均核电比例16%反应堆年龄分布全世界核电站概况截至2005年1月 全世界运行的核电机组有441个，249个核电站 总发电量为367 GW(e) 占全世界发电量的16 24核电机组正在建设中， 装机容量 定购或计划建设40座，装机容量42GW 拟建73座

2、，装机容量58GW 分布于32个国家 铀需求量为68357吨全世界核电数据预测国际原子能机构2005年初预测，到2020年 世界将建造至少60座核电站（ 130个新核电机组），其中：印度将建成10座核电站；中国将建成6座核电站(?)。 世界核电站的总发电能力20年内将达到427430亿千瓦 全世界核能发电量将从2002年的25600亿千瓦时增加到2025年的32700亿千瓦时 核电站发电总量占全球总用电量的比例17% 亚洲将是在核能发电领域发展最快的地区：中国计划提高6倍印度计划提高10倍伊朗正在计划在今后几年中建造20个新核电机组乌克兰准备在2030年前建设并试运行11座新的核反应堆美国能源

3、部说新一代核电站可在2014年前建成 国外在建的核电站日本有3座核电站在建印度有9座核电站在建芬兰在2005年将开始建造1座核电站（EPR）法国计划在2007年再建一座核电站（EPR） 中国核电发展现状中国的核电站秦山核电一期秦山核电二期田湾核电站大亚湾核电站岭澳核电站秦山核电三期中国的核电站现状（至2005）至2004，总核电容量 8500 MWe，占我国电力总装机容量和总发电量的1.8%和2.3%正在运行的有11座核电机组：秦山核电公司 : 300MWe秦山核电联营公司 : 2600MWe秦山第三核电公司 (CANDU): 2726MWe大亚湾核电站 : 2900MWe岭澳核电站(1, 2

4、): 2900MWe岭澳核电站(3, 4): 21000MWe在建：田湾(WWER) : 21000MWe 秦山2扩 2600MWe 红沿河、阳江、三门、海阳 援外机组巴基斯坦CHASHIMA-1， 300MWe中国现有核反应堆主要类型 核电站 (共11机组, 8200MW)中国设计压水堆 (300MW, based on WH technique, 1 unit；600MW 2 units)法国设计压水堆(M315堆芯，900MW， 4units)加拿大设计重水堆(CANDU-6， 700MW， 2 units)俄罗斯设计压水堆(VVER 1000MW， 2 units) 试验堆高温气冷堆（

5、High Temperature Gas Reactor)钠冷快堆（Sodium-Cooled Fast Reactor） PWRCANDUHTGR 中国的核电发展规划和政策 “安全第一”原则 核电是安全的、清洁的、经济的能源 积极发展核电 至2020，将新增32000MW的核电容量，即需新建32个百万级核电机组 从2020年到2050年，要达到目前世界核电的平均水平，即需要到达270,000MW的装机容量，意味着需要每年增加8000MW的核电容量 中外合作，引进外国先进技术，促进设备制造的国产化， 最终达到自主设计、自主制造、自己建造、自主运行核电站的目标；同时，紧密跟踪国际核能技术的发展趋

6、势。 世界各国核电站总发电量的比例平均为17%，核发电量超过30%的国家和地区至少有16个。美国有104座核电站在运行，占其总发电量的20%；法国59台核电机组，占其总发电量约80%；日本有55座核电站，占总发电量的30%以上。 中国现已投产核电装机容量约900多万千瓦，仅占电力总装机量的2%左右，比例很低。调整能源结构的优先选择是加快发展核电。 根据国家核电中长期发展规划 2005-2020年，将新投产核电装机容量约2300万千瓦；到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万千瓦(现已增为7000万千瓦)；核电年发电量达到2600-2800亿千瓦时。按照15年内新开工建设和投产的核电建设

7、规模大致估算，核电项目建设资金需求总量约为4500亿元。 国家核电中长期的规划目标是：到2020年，核电装机容量达到全国电力总装机容量的4%左右。加快发展核电是调整能源结构的优先选择2020年前中国核电发展规划 至2020年，计划核电总容量: 40000MW15年中建造32座百万级核电机组；占总电量的 4-5% ；将采用第三代核电机组 目前，若干机组已开工建设岭澳二期核电机组 （Lingdong Phase-II NPP ）: 2x900MWe（现已建成）秦山二期扩建机组（Qinshan Phase-II -2 NPP）: 2x600MWe三门核电站（Sammen NPP，AP1000) :

8、2x1000MWe台山核电站（Taishan NPP， EPR）；福清核电站（Fuqing NPP, CNP1000）阳江核电站（Yangjiang NPP) : 6x1000MWe+2x1600MW(EPR)海阳核电站（AP1000）、红沿河核电站（岭澳翻版+改进） 新机组将采用先进反应堆技术二代加(CPR1000)、三代（EPR、AP1000）等。中国的核电基地分布田湾, 2000MWe秦山, 3000MWe大亚湾, 3800MWe 北京3 个已建成的核电基地2个新批准的核电基地3 个候选的基地阳江, n1000MWe三门, 21000MWe海阳温驼子上海计划到 2020的核电容量: 40

9、000MW2x600MWe2x900MWe计划中正在/即将建造中运行中的核电: 8200MW惠安岭东秦山二期-2新项目地点 (广东省)国产化依托项目2006年中浇灌第一罐混凝土国产化依托后续项目开工建设广州珠海澳门深圳阳江阳江核电站岭澳核电站岭澳核电站二期大亚湾核电站香港惠州从化汕尾 候选厂址台山 2EPR我国部分核电厂址核电候选厂址（部分）山东海阳核电厂址辽宁核电厂址广东陆丰田尾（广东第四核电基地）广东台山腰古核电厂址广东汕尾核电厂址高温气冷堆核电示范项目安徽厂址福建核电惠安厂址福建宁德核电厂址福建核电后续（万安前薛）厂址重庆核电厂址山东烟台核能海水淡化四川棉阳核电站北京南口和沈阳低温核供热

10、实验堆厂址 核电（动力）的发展*核电发展的 1942年12月2日，世界上第一座核反应堆在美国芝加哥大学实现受控链式裂变反应，标志着人类进入了一个崭新的核纪元； 1954年，前苏联第一座功率为5000kW的试验性核电厂正式投入运行，从此核电事业在世界各地逐渐地发展起来。足球场看台下的第一座核反应堆The Chicago Pile-1 1942年12月2日下午，美国费米实验室在芝加哥大学的足球场西看台下的网球场，世界上第一座原子核反应堆 “芝加哥一号”（CP-1）开始运行，揭开了人类利用原子能的序幕。“反应堆之父”费米“芝加哥”第一号人类于此首次完成自持链式反应的实验并因而肇始了可控的核能释放。这

11、位意大利人航海家已经登上了新世界-原子时代第一座核反应堆“芝加哥一号”孔内放置近2000根金属铀棒或氧化铀棒三根控制棒：一根安全棒，一根补偿棒和一根调节棒。反应堆运行功率：瓦、瞬时200瓦 第一个用于发电的反应堆The EBR-1 reactor Experimental Breeder Reactor（试验增殖堆）the first lights illuminated using nuclear energy, 1952, USA用核能点亮的第一盏灯堆 型：快中子反应堆冷却剂：液态金属钠和钾燃料富集度：94%浓缩铀热功率：1400KW电功率：200KW投入运行：1952年地 址：美国爱达荷

12、州(Idaho)第一座核电站 Obninsk（奥布宁斯克）RBMK(27 July 1954, Soviet)标志着人类开始了和平利用原子能的历史堆 型：石墨水冷反应堆慢化剂：石墨冷却剂：轻水电功率： 5MW投入运行：1954年退 役：2002年地 址：前苏联The Obninsk plant运行中维修中第一个商用压水堆核电厂First Commercial PWR NPP电站名：希平港( Shippinport) 核电站堆 型：压水反应堆地 址：美国宾西法尼亚州匹兹堡希平港建 造：1954年建造并 网：1957年并网热功率：230MW电功率：60MW退 役：1982年安全壳Containme

13、nt第一艘核潜艇美国Nautilus(鹦鹉螺号) SSN-571, 1954艇 名：鹦鹉螺号 SSN-571堆 型：压水堆下 水：1954年国 家：美国退 役：1983年 可在水下连续航行30天。 1960年USS海神号未出水面围绕着地球航行了一周。第一个商用原型压水堆核电厂杨基（Yankee Rowe）核电站电站名：杨基（Yankee Rowe）核电站堆 型：压水反应堆地 址：美国麻省并 网：1960年并网退 役: 1992年拆 除: 1993年电功率：110185MW第一座快堆（美国BN350 ，1972）法国超凤凰钠冷快堆核电站美诺克斯型气冷堆发电站Magnox Graphite Gas

14、 Cooling Reactor堆 型：镁诺克斯堆，天然铀石墨气冷堆核电站 地 址：英、法两国燃 料：天然铀, 包壳材料：镁合金缺 点：功率密度小、体积大、装料多、造价高，天然铀消耗量远远大于其它堆 现英、法两国都停止建造这种堆型的核电站 三哩里岛核电站三哩岛核电站俄罗斯Jamal核动力破冰船(2 PWR)我国第一艘核潜艇1971年9月中 国 的 核 电 站秦山核电站大亚湾核电站岭澳核电站秦山三期核电站秦山二期核电站田湾核电站招投标中的核电站 中国第一个输出的核电站 巴基斯坦恰希玛核电站清华大学高温气冷堆原子能研究所快中子试验堆秦山核电站Qinshan NPP 特 点：我国自行设计、建造的第一

15、座核电站机组规模：1300MWe堆 型：压水堆核电机组设计单位：上海核工程研究设计院等并网发电：1991年12月15日设 备：按资金统计，国产占70%，进口占30%厂 址：浙江海盐县秦山核电站大亚湾核电站Daya Bay NPP 我国第一座合资核电站机组规模： 2984MW堆 型：压水堆核电机组设计单位：法国法马通公司并网发电：1994年2月1日和5月6日投 资: 总投资40亿美元, 比造价：2040美元/千瓦 厂 址：广东深圳大亚湾供 电：70电力供应香港，30电力供应广东电网 大亚湾核电站岭澳核电站秦山三期核电站 TQNPP 我国首座重水堆核电站机组规模： 2728MW堆 型：重水堆核电机

16、组（CANDU）设计单位：加拿大原子能公司（AECL）总承包并网发电： 2002年11月19日和2003年6月12日 投 资: 总投资亿美元，实际比造价： 1800美元/千瓦 厂 址：浙江海盐县秦山三期核电站秦山二期核电站 Qinshan NPP Phase-II我国首座自主设计的60万千瓦核电站机组规模： 2600MW堆 型：压水堆核电机组设计单位：核动力第二设计院等开 工：1996年6月2日 并网发电：第一台机组于2002年4月15日投入设 备：按资金统计，国产化率占50%投 资: 总投资亿美元，比投资为1330美元/千瓦 厂 址：浙江海盐县秦山二期核电站田湾核电站 Tianwan NPP

17、 我国首座引进的俄罗斯VVER堆机组规模：21060MW堆 型：俄罗斯AES-91型压水堆核电机组（WWER）设计单位：由俄罗斯总承包并网发电：计划分别于2004年和2005年建成投产厂 址：江苏连云港新开工的核电站岭东核电站：计划建造2900MW岭澳核电站翻版秦山二期扩建工程：计划建造2600MW秦山二期翻版三门核电站: 一期工程计划建造21000MW 压水堆机组（AP1000） 作为核电国产化依托项目台山核电站：计划建造21000MW压水堆机组（EPR）作为核电国产化依托项目建设中的核电站“十一五”规划建设项目中国第一个输出的核电站-巴基斯坦恰希玛核电站 Pakistan Chashima

18、 NPP我国设计、建造的第一座出口核电站，中国最大的援外工程机组规模：1300MWe堆 型：压水堆核电机组设计单位：上海核工程研究设计院等并网发电： 2000年6月厂 址：巴基斯坦恰希玛正在建设：巴基斯坦恰希玛二期核电项目：300MW压水堆核电机组“十一五”计划开工的核电站山东海阳核电站辽宁红沿河核电站清华大学10兆瓦高温气冷堆High-temperature Gas Cooling Reactor (HTGR)热功率： 10MW电功率： 氦气出口温度：700C氦气压力：开工： 1995年6月总投资： 亿元首次临界：2000年12月1日并网发电: 2003年1月29日完成72小时 满功率并网发电 2004年03月08日华能集团公司、中国核工业建设集团公司、清华大学建设高温气冷堆示范电站合作意向书。中国原子能研究院快中子试验堆 China Experimental Fast Reactor at CIAE 我国设计、建造的第一座试验快堆，国家863项目机组规模：65MWth堆 型：钠冷快中子增殖堆设计单位：中国原子能研究院厂 址：北京中国原子能研究院各 国 核 电 站立陶宛 Ignalina NPPRBMK-1500 water-cooled graphite-moderated channel-type power reactors加拿大皮克灵核