核电厂设备与系统

1、能源与动力工程学院2008级热工（1）班陈昌贤20073002002我对核电厂的认识将核能转换为热能，用以产生供汽轮机用的蒸汽,汽轮机再带动发电机，构成了产生商用 电力的电厂。核电厂使用的是铀或者钚的裂变反应，这种裂变反应的实际质能转换比例非常 低，但是由于物质转化后的能量很大，也算是很高效的一种方式。核电厂是以核反应堆来代 替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。 蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通 火电站基本相同，其主要的区别在于核岛部分中的核反应堆。核电站除了关键设备一一核反应堆外，还

2、有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它 们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。而危急冷却系统是保证核 电厂安全运行的一个重要保障。危急冷却系统为了应付核电站一回路主管道破裂的极端失水事故的 发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由注射系统和安全壳喷淋系统组成。一旦接到极端失水 事故的信号后，安全注射系统向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可 缓解事故后果，限制事故蔓延。目前，我国的核电正处于快速发展阶段。一、浙江嘉兴的秦山核电站位于杭州湾畔，一期工程是中国第一座依靠自己的力量设计、 建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。二、广东

3、深圳的大亚湾核电站1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两 台单机容量为984MWe压水堆反应堆机组先后投入商业营运。三、田湾核电站位于江苏省连云港市连云区田湾，厂区按4台百万千瓦级核电机组规划，并留有 再建2至4台的余地。一期建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组，设 计寿命40年，年平均负荷因子不低于80%，年发电量为140亿千瓦时。工程于1999年10月20日 正式开工，单台机组的建设工期为62个月,分别于2004年和2005年建成投产。四、岭澳核电站一期工程于1997年5月开工建设。它位于广东大亚湾西海岸大鹏半岛东南侧。 岭澳核电站是“九

4、五”期间我国开工建设的基本建设项目中最大的能源项目之一。岭澳核电站（一期） 拥有两台百万千瓦级压水堆核电机组，2003年1月全面建成投入商业运行，2004年7月16日通过 国家竣工验收。目前正展开二期工程建设。我国首个在海岛上建设核电站2008年2月18日正式动工被正式列入国家核电中长期发展规 划（20052020年）中的福建宁德核电站2月18日正式动工。项目位于福建省宁德市辖福鼎市秦屿镇的备湾村，濒临东海，南距福州143公里，北距温州113 公里，是我国第一个在海岛上建设的核电站。据介绍，宁德核电站一期四台百万千瓦级机组工程总投资为512亿元，是福建省有史以来最大的 能源投资项目，由广东核电

5、投资有限公司、大唐国际发电股份有限公司、福建煤炭工业（集团）有限责 任公司共同投资建设。一期四台机组定位为核电第二代加改进，综合国产化率达到75%，具有国际 同类型在役核电站的先进水平。今年2月开工建设一、二号机组，一号机组2012年投产，二号机组2013年投产；计划三号机 组2014年投产，四号机组2015年投产。在建和规划中的一、2004年，经10多年筹备的广东的阳江核电站项目也有望在年底通过国家核准，这个规划投 资达80亿美元、规划建设6台百万千瓦级机组的全国最大核电项目一期工程将于2006年正式动工。二、2004年7月，位于浙江南部的三门核电站一期工程建设获得国务院批准。这是继中国第一

6、 座自行设计、建造的核电站一一秦山核电站之后，获准在浙江省境内建设的第二座核电站。三、2004年11月5日，辽宁省第一座核电厂辽宁红沿河核电厂的前期工程完成了。其中， 一期工程计划投资260亿元，规划建设2台百万千瓦级核电机组。一期工程竣工投产后，年发电量 可满足两个中等城市一年的用电需求。工程建设工期为6年。四、江西省计划投资人民币400亿元建造一座发电能力约为400万千瓦的核电厂。根据规划， 核电厂将建于九江市东部、长江南岸的彭泽县境内，该项目将于2008年开工。六、湖南省核电发展规划中的核电项目有望完成”破冰”之旅，目前，省政府已经委托湖南五凌水 电开发有限责任公司就核电项目开展前期的研

7、究规划选址等工作，岳阳的华容县和常德的桃源县有望 成为规划中的核电站厂址。七、2005年在中国最大的电力公司华能牵头组建下，一个合资能源企业集团已在山东的威海选 定一座195兆瓦气冷式核电站的建造地点，这将是全球首个投入商业运营的“球床”核反应堆。八、浙西核电站，正在选址浙西的龙游、兰溪、建德等地。九、福建宁德核电站位于福建省宁德市辖福鼎市秦屿镇的备湾村。规划建设六台百万千瓦级压 水堆核电机组，一次规划，分期建设，一期工程拟采用中广核集团具有自主品牌的CPR1000技术， 建设两台百万千瓦级压水堆核电机组。2006年9月1日，国家发展改革委同意宁德核电站一期工程 开展前期工作。主体工程计划于2

8、008年开工，两台机组预计于2013年左右建成投入商业运行。十、宁德核电站的建设将进一步优化福建省能源结构，缓解福建省电力紧张局面，福建省经济、 社会和环境可持续发展，为建设对外开放、协调发展、全面繁荣的海峡西岸经济区发挥积极作用。从核电发展总趋势来看，我国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行，当 前发展压水堆，中期发展快中子堆，远期发展聚变堆。总之，核电发展的前景一片光明。通过核电厂设备与系统这门课，我学到了很多有关核电厂的知识。核电站的发展主要经 历了四代核电技术，分别介绍如下： 第一代核电站核电站的开发与建设开始于上世纪50年代。1954年，前苏联建成电功率为5兆瓦的实 验性核

9、电站：1957年，美国建成电功率为9万千瓦的shipping port原型核电站，这些成就 证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机 组。第二代核电站上世界60年代后期，在实验性和原型核电机组基础上，陆续建成电功率在30万千瓦的 压水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核电机组，它们在进一步证明核能发电技术可行性 的同时，使核电的经济性也得以证明。上世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了 核电的大发展。目前世界上商业运行的四百多座核电机组绝大部分是在这段时期建成的，习 惯上称之为第二代核电机组。第三代核电站上世纪90年代，为了解决三里岛和切尔诺贝利核电

10、站的严重事故的负面影响，世界核 电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，美国和欧洲先后出台了 “先进 轻水堆用户要求”文件和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，进一步明确了预防与缓解严 重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR 文件的核电机组称为第三代核电机组。对第三代核电机组要求能在2010年前进行商用建造。 第四代核电站2000年1月，在美国能源部的倡议下，美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿 大、巴西、韩国和阿根廷等十个有意发展核能的国家，联合组成了 “第四代国际核能论坛” （GIF），于2001年7月签署了合约，约定共同合作研

11、究开发第四代核能技术。根据设想，第四代核能方案的安全性和经济性将更加优越，废物量极少，无需厂外应急，并具备固有的 防止核扩散的能力。第一代核电站为原型堆，其目的在于验证核电设计技术和商业开发前景； 第二代核电站为技术成熟的商业堆，目前在运的核电站绝大部分属于第二代核电站；第三代 核电站为符合URD或EUR要求的核电站，其安全性和经济性均较第二代有所提高，属于 未来发展的主要方向之一；第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，目前处在原型堆 技术研发阶段。下面具体介绍核电站的主要系统。核电站是一个复杂的系统工程，它集中了当代的许多高新技术。为了使核电站能稳定、 经济地运行，以及一旦发生事故是能保

12、证反应堆的安全和放射性物质外泄，核电站设置有各 种辅助系统、控制系统和安全措施。以压水堆核电站为例，主要有以下系统：（1）核岛的核蒸汽供应系统1）一回路主系统：它包括压水堆，冷却剂泵、蒸汽发生器、稳压器和主管道等。2）化学和容积控制系统:它的作用是实现对一回路冷却剂的容积控制和调节冷却剂中 硼浓度，以控制压水堆的反应性变化。3）余热排除系统：又称停堆冷却系统，它的作用是在反应堆停堆、装卸料或维修时， 用以导出燃料元件发出的余热。4）安全注射系统：又称紧急堆冷却系统，它的作用是在反应堆发生严重事故，如一回 路主系统管道破裂而引起失水事故时为堆心提供应急的和可持续的冷却。5）控制、保护和检测系统：

13、它的作用是为上述四个系统提供监测数据，并对系统进行 控制和保护。（2）核岛的辅助系统核岛的辅助系统包括以下主要的子系统：6）设备冷却水系统：它的主要是冷却所有位于核岛内带放射性水的设备。7）硼回收系统：它的主要是对一回路系统的排水进行贮存、处理和检测，将其分离成 符合一回路水质要求的水及浓缩的硼酸溶液。8）反应堆的安全壳及喷淋系统：和蒸汽供应系统大都置于安全壳内，一旦发生事故， 安全壳既可以防止放射性物质外泄，又能防止外来的袭击，如飞机坠毁等;安全壳喷淋 系统则保证事故发生引起安全壳内的压力和温度升高时能对安全壳进行喷淋冷却。9）核燃料的装换料及贮存系统：它的主要是实现对燃料元件的装卸料和贮存

14、。10）安全壳及核辅助厂房通风和过滤系统：它的作用是实现安全壳和辅助厂房的通风， 同时防止放射性外泄。柴油发电机组：它的主作用是为核岛提供应急电源。（3）常规岛的系统常规岛的系统与火电厂的系统相似，它通常包括：11）二回路系统：又称汽轮发电机系统，它由蒸汽系统、汽轮发电机组、凝汽器、蒸汽 排放系统、给水加热系统及辅助给水系统等组成。12）循环冷却水系统。13）电气系统。其实，在核电迅猛发展的今天，我们最关心的还是核电的安全问题。有的人担心核电厂 会像核武器一样发生爆炸，导致人类的大灾难，而有的人担心核电站的放射性会对我们的身 体健康造成不利的影响。但事实上不然，因为核电站的设计、建造和运行，采用了纵深防御的原 则，从设备上和措施上提供多层次的重叠保护，确保放射性物质能有效地包容起来不发生泄漏。纵深 防御包括以下五道防线：第一道防线：精心设计，精心施工，确保核电站的设备精良。有严格的质量保证系统，建立周密 的程序，严格的制度和必要的监督，加强对核电站工作人员的教育和培训，使