核電與儀器儀表吳劍鳴9月

1、核電與儀器儀表核電與儀器儀表吳劍鳴吳劍鳴2007年年9月月各類資源發(fā)電比例各類資源發(fā)電比例我國世界平均1煤78%39%2石油10%3天然氣15%4水力20%19%5核電2%16%6其它1%已探明的燃料可用年數(shù)已探明的燃料可用年數(shù)石油天然氣煤炭4060200鈾（熱中子）鈾（快中子） 核聚變無限世界核電站一覽表世界核電站一覽表n1954年前蘇聯(lián)建成了世界第一座核電站。截至2004年5月，全世界30個國家正在運行的核電機組有441臺，裝機容量36313.5萬千瓦，核發(fā)電量占總發(fā)電量的16。我國建成核電站一覽表我國建成核電站一覽表我國核電將快速大發(fā)展我國的煤碳、水力和石油資源有一定的蘊藏量，但是人口眾

2、多，人均能耗低，隨著經(jīng)濟發(fā)展，今后幾十年內(nèi)能源要求大幅度的增長，特別在我國華東地區(qū)電力需求增長較快，最近幾年大量建造煤電站已經(jīng)造成沿海地區(qū)空氣嚴重污染，因此必須調(diào)整發(fā)電結(jié)構(gòu)，加速發(fā)展核電，以緩解電力的供需矛盾，減少環(huán)境污染。我國已批準(zhǔn)建設(shè)的核電站一覽表我國已批準(zhǔn)建設(shè)的核電站一覽表核電站的優(yōu)點和特點（一）核電站是高能量、少耗料的電站原子核裂變釋放的能量，要比任何一種化學(xué)反應(yīng)釋放的能量大幾百萬倍。每一公斤鈾235全部裂變所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于25002700噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒時放出的能量。一座發(fā)電容量為60萬千瓦的核電站，每天僅需燃耗約3公斤的鈾235。而對于同樣發(fā)電容量的一座煤電站來說，每天要解決近萬噸的

3、送料和上千噸灰渣的運輸問題。1000 mw電站燃料用量電站燃料用量我國資源分布不均勻：60以上的煤集中在華北70以上的水力資源集中在西南東南沿海人口、工業(yè)集中，缺乏水力、煤炭資源北煤南運，西電東送，西氣東送（二）核電站同時是特殊的核燃料生產(chǎn)廠核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)燃耗掉一部份，同時還使一部份鈾-238或釷-232轉(zhuǎn)化為新的可裂變的核燃料钚-239或鈾-233。它們經(jīng)過加工處理后可重新投入反應(yīng)堆中使用。在鈾礦藏中，鈾-238和釷-232的蘊藏量要比鈾-235大千百倍，因此，利用核電站反應(yīng)堆的這樣一個轉(zhuǎn)化、增殖特性，可以使自然界蘊藏著的大量鈾、釷礦藏獲得充分利用，同時又為核發(fā)電提供了豐富的新核燃料。（三

4、）國外核電站的發(fā)電成本已低于火電站發(fā)電站每度電的成本是由電站建造投資費、燃料循環(huán)費和運行維修費三部份組成的，核電站的建造投資費比火電站高，但是核電站的燃料循環(huán)費卻比較低，只占總電價的3040%，而火電站的燃料費占總電價的6070%。在國外核發(fā)電成本已低于火力發(fā)電成本。從長遠看，隨著核電站設(shè)備改進，燃料循環(huán)更加合理，其發(fā)電成本仍然會繼續(xù)低于同時期的火電發(fā)電。火電站與核電站發(fā)電成本比較國別電站類型美國法國日本燒油電站 8.1美分/度28生丁/度13.06日元/度燒煤電站 4.8美分/度10.45日元/度核電站4.3美分/度21生丁/度8.9日元/度電（四）核電是清潔的能源核電站排放的稀有氣體、裂變

5、產(chǎn)物的總劑量率約為1.210-11微希/(千瓦小時)標(biāo)準(zhǔn)為2.110-10微希/(千瓦小時)。而燒煤電站排放的灰塵中主要含有鐳、釷等物質(zhì)，其總劑量率約為3.5210-11微希/(千瓦小時)標(biāo)準(zhǔn)為10.610-10微希/(千瓦小時)。顯然，核電站對環(huán)境的污染比火電站小。燒煤的電站每天還要排出幾百噸的二氧化硫等有害氣體，。（五）核電是安全的能源三道屏障（五）核電是安全的能源三道屏障為了保證核電站的安全，我們在放射性裂度產(chǎn)物和環(huán)境之間設(shè)置了三道屏障：只要其中一道屏障是完整的，就不會發(fā)生放射性物質(zhì)外泄事故。第一道屏障燃料芯塊和包殼核裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)98以上滯留在二氧化鈾陶瓷芯塊中，燃料芯塊密封在鋯

6、合金包殼內(nèi)，它能承受約200大氣的壓力，防止燃料裂變產(chǎn)物進入一回路水中。三道屏障三道屏障( (續(xù)續(xù)) )第二道屏障壓力容器和一回路壓力邊界 核燃料封閉在耐高壓的壁厚20厘米的鋼質(zhì)壓力容器和一回路內(nèi)。第三道屏障安全殼 反應(yīng)堆廠房是一個高大的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)筑物，壁厚近1米，內(nèi)表面有6毫米厚的鋼襯，即使在一回路系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)生嚴重破裂的情況下，放射性物質(zhì)也不會擴散到安全殼以外的環(huán)境中。（五）核電站有一系列處理事故措施為了保證在最嚴重假想事故下這些屏障不被突破，核電站中還設(shè)置了各種工程安全設(shè)施。例如在失水事故時，通過安全注射和安全噴淋系統(tǒng)將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量帶走并將帶放射性的水蒸汽冷凝下來，通過凈化系

7、統(tǒng)將放射性物質(zhì)除去，從而保證反應(yīng)堆不發(fā)生熔化并防止放射性物質(zhì)向外擴散。壓水堆核電站簡單介紹壓水堆核電站簡單介紹壓水堆核電站簡單介紹（續(xù)）壓水堆核電站簡單介紹（續(xù)）一回路循環(huán)系統(tǒng)的壓力由穩(wěn)壓器進行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代大功率壓水堆核電站的一回路系統(tǒng)一般有24條并聯(lián)的密閉環(huán)路,為了確保安全，整個一回路循環(huán)系統(tǒng)的主要設(shè)備集中安裝在一座立式圓柱狀球形頂蓋密封建筑物安全殼里。安全殼的內(nèi)徑約40米，高約70米。二回路主系統(tǒng)和設(shè)備二回路主系統(tǒng)和設(shè)備二回路主系統(tǒng)的主要功用是將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽供汽輪發(fā)電機組作功發(fā)電和供電站其他輔助設(shè)備使用。二回路系統(tǒng)主要由飽和蒸汽輪機、發(fā)電機、冷凝器、凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器、

8、給水泵、高壓加熱器、中間汽水分離再熱器和相應(yīng)的儀表、閥門、管道等設(shè)備組成 第四代核電站第四代核電站美國、法國、日本、英國等核電發(fā)達國家在2000年組建了gen-iv國際論壇.總的目標(biāo)是在2030年左右，向市場上提供夠很好解決核能經(jīng)濟性、安全性、廢物處理和防止核擴散問題的第四代核電站。第四代核電站有可持續(xù)能力、安全可靠性和 經(jīng)濟性三個方面的目標(biāo)經(jīng)濟性目標(biāo)經(jīng)濟性目標(biāo)1.初投資每千瓦小于1000美元，在全壽期內(nèi)的經(jīng)濟性明顯優(yōu)于其它能源 2.能源系統(tǒng)的財務(wù)風(fēng)險不高于其它能 源項目3. 總的電力生產(chǎn)成本應(yīng)低于每度電3美分4. 建設(shè)期小于3年安全可靠性目標(biāo)安全可靠性目標(biāo)1：有很高的運行安全性和可靠性。2：

9、堆芯損壞的可能性極低3：在事故條件下無廠外釋放，不需要廠外應(yīng)急。ie級設(shè)備的定義級設(shè)備的定義ie級被定為電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全級，它是完成下列各項功能所必須的： -反應(yīng)堆緊急停堆， -安全殼隔離， -堆芯應(yīng)急冷卻， -反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出， -反應(yīng)堆廠房的熱導(dǎo)出， -防止放射性物質(zhì)向周圍環(huán)境大量排放。標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量鑒定程序標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量鑒定程序 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量鑒定程序用來驗證設(shè)備在正常環(huán)境下能 執(zhí)行其規(guī)定功能的能力。 這是通過執(zhí)行一個對每種類型設(shè)備的專用質(zhì)量鑒定大綱來證明的。這個大綱須通過其條件和順序適合于該設(shè)備的一系列試驗 這一系列試驗應(yīng)包括：基準(zhǔn)實驗 例如： 介電強度試驗 絕緣電阻試驗 功能特性的評定試驗等影響參數(shù)的

10、極限值試驗:在影響參數(shù)的規(guī)定范圍的限值內(nèi)和規(guī)定的上限值上檢驗設(shè)備的功能特性。可以綜合這些影響參數(shù)的作用有關(guān)設(shè)備的耐久性試驗和/或超時限性能評定的實驗。k3質(zhì)量鑒定程序質(zhì)量鑒定程序nk3質(zhì)量鑒定程序用來驗證安裝在安全殼外的設(shè)備在正常環(huán)境條件下和地震載荷下以及對一些設(shè)備項規(guī)定的事故條件下能執(zhí)行其規(guī)定功能的能力。這是通過執(zhí)行一個為每種類型設(shè)備所持有的專用質(zhì)量鑒定大綱來證明的，這大綱指出了下面三個程序的應(yīng)用順序和條件：按照標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量鑒定程序； 按照抗地震試驗程序；為某些設(shè)備項所規(guī)定的事故條件下的專用質(zhì)量鑒定程序。通過以上程序試驗應(yīng)證明該設(shè)備仍能執(zhí)行其規(guī)定的功能。在某些情況下可通過分析法或用綜合的質(zhì)量鑒定

11、方法代替通過試驗的質(zhì)量鑒定方法?？沟卣鹪囼灴沟卣鹪囼炗每沟卣鹪囼灥姆椒ㄈ缭趇ec980“核電站安全系統(tǒng)電氣設(shè)備抗地震質(zhì)量鑒定的推薦方法”和iec68-3-3“設(shè)備抗地震方法”中所述。在一個設(shè)備試樣上進行的程序是用于驗證在經(jīng)受安全停堆地震（sse）載荷時設(shè)備執(zhí)行其規(guī)定功能的能力。在該試驗之前應(yīng)先進行為確定諧振頻率的探測試驗。應(yīng)給出在每次試驗之前、試驗期間及試驗之后確定功能特性的驗收準(zhǔn)則。允許采用下列方法：單軸正弦拍波試驗；單軸時程試驗；雙軸時程試驗。用k3質(zhì)量鑒定程序鑒定的設(shè)備稱 “k3類設(shè)備”。k2質(zhì)量鑒定程序質(zhì)量鑒定程序 k2質(zhì)量鑒定程序用來驗證安裝在安全殼內(nèi)的設(shè)備在正常環(huán)境條件情況下和地震載荷下能執(zhí)行其規(guī)定功能的能力。需用k2質(zhì)量鑒定程序鑒定的設(shè)備稱作“k2類設(shè)備”。k1質(zhì)量鑒定程序質(zhì)量鑒定程序k1質(zhì)量鑒定程序里來驗證安