电力生产概论 11 核电站

电力生产概论核电站概述核电站工作原理一二核电站

核电站的安全措施三典型核电站简介四核电站概述核能发电自上世纪五十年代中期问世，我国从1993年起有了核电。从我国能源结构看，我国的能源资源虽然比较丰富，但分布不均，沿海地区经济发达、电力供应负荷集中，但水电资源和煤炭资源匮乏、环保要求高，因此在这些地区发展核电，是解决能源供应的有效途径和必由之路。同时，我国电源结构也不尽合理，电源装机容量中火电比例过大。大量使用煤炭，势必造成环境污染严重，能源利用效率低等问题，以煤电为主的电源结构必须尽快加以调整。水电的发展也受到自然环境、自然条件的诸多限制。因此，发展核电已越来越显示出了其重要性和必要性。核能的概念核能有两种，一种是由一些重金属元素如铀、钚等的原子核发生分裂时放出的巨大能量，这一分裂过程称为裂变反应，原子弹就是根据这个原理制造出来的。另一种是由一些轻元素如氢的同位素氘和氚等原子核聚合成较重的原子核时，放出巨大的能量，这一聚合过程称为聚变反应(又称热核反应)，氢弹就是根据这个原理制造出来的。

核电厂的燃料是铀，1千克铀全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。核能发电就是利用原子核裂变产生的核能转变为热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转。核电站与火电站在构成上的最主要区别，是前者用核蒸汽发生系统(反应堆、蒸汽发生器、泵和管道等)代替后者的蒸汽锅炉机组。核电站工作原理（一）核反应堆原理：核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能与热能转换的装置。1942年美国芝加哥大学建成了世界上第一座链式反应装置。

反应堆由堆芯、冷却系统、慢化系统、反射层、控制与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。（1）燃料包壳：为了防止裂变产物逸出，一般燃料都需用包壳包起来，包壳材料有铝、锆合金和不锈钢等。（2）控制棒和安全棒：控制棒用来补偿燃料消耗和调节反应速率；安全棒用来快速停止链式反应。吸收体材料一般是硼、碳化硼、镉、银铟镉等。（3）冷却剂：常用的冷却剂有轻水、重水、氦和液态金属钠等。（4）慢化剂：有些反应堆中要放入能使中子速度减慢的材料，就叫慢化剂，一般慢化剂有水、重水、石墨等。（5）反射层：反射层设在活性区四周，它可以是重水、轻水、铍、石墨或其它材料。它能把活性区内逃出的中子反射回去，减少中子的泄漏量。（6）屏蔽系统：反应堆周围设屏蔽层，减弱中子及γ剂量。（7）辐射监测系统：该系统能监测并及早发现放射性泄漏情况。核电站工作原理（二）反应堆的分类：按能普分有由热能中子和快速中子引起裂变的热堆、快堆；按冷却剂分有轻水堆，即普通水堆（又分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆。按用途分有：研究试验堆、生产堆、动力堆。世界上动力反应堆可分为潜艇动力堆和商用发电反应堆。应用最广泛的是压水反应堆。压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，

压水堆的工作过程：压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件，吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆，进入蒸汽发生器，在那里把热量传给二次侧的水，使它们变成蒸汽送去发电，而主冷却剂本身的温度就降低了。从蒸汽发生器出来的主冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。冷却剂的这一循环通道称为一回路，一回路高压由稳压器来维持和调节。

由于用2％一3％的低浓缩铀作燃料，及用传热效率较高的水作介质，所以反应堆体积小，造价低，技术上也比较容易掌握。压水堆核电站原理流程图核电站的安全措施（一）设计方面安全措施（1）四重屏障防止放射性物质外逸：裂变产生的放射性物质90％滞留于燃料芯块中；密封的燃料包壳；坚固的压力容器和密闭的回路系统；能承受内压的安全壳。（2）多重保护：因任何原因未能正常停堆时，控制棒自动落入堆内，实行自动紧急停堆；如任何原因控制棒未能插入，高浓度硼酸水自动喷入堆内，实现自动紧急停堆。

（3）发生自然灾害时安全停闭核电厂：在核电厂设计中甚至还考虑了厂区附近的堤坝坍塌、飞机附毁、交通事故和化工厂事故之类的事件。管理方面的安全措施：核电厂有着严密的质量保证体系，还实行内部和外部监查制度，对参加核电厂工作的人员的选择、培训、考核和任命有着严格的规定。核电站的安全措施（二）纵深防御措施包括以下五道防线：（1）第一道防线：精心设计，精心施工，确保核电站的设备精良。

（2）第二道防线：加强运行管理和监督，及时正确处理不正常情况，排除故障。

（3）第三道防线：设计提供的多层次的安全系统和保护系统，防止设备故障和人为差错酿成事故。（4）第四道防线：启用核电站安全系统，加强事故中的电站管理，防止事故扩大。（5）第五道防线：厂内外应急响应计划，努力减轻事故对居民的影响。

核电站废物处理：核电厂的三废治理设施与主体工程同时设计，同时施工，同时投产，其原则是尽量回收，把排放量减至最小，核电厂的固体废物完全不向环境排放，放射性液体废物转化为固体也不排放；像工作人员淋浴水、洗涤水之类的低放射性废水经过处理、检测合格后排放；气体废物经过滞留衰变和吸附，过滤后向高空排放。

典型核电站秦山核电站：秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔，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。大亚湾核电站：广东大亚湾核电站位于深圳市东部大亚湾畔，是我国引进国外资金、设备和技术建设的第一座大型商用核电站，其中七成电力供应香港