核電核電站工作原理分類

1、1一、核電站工作原理2、核電站工作原理 核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶著發(fā)電機一起旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。核電站工作流程原理1 ；圖22二、核電站類型 目前世界上核電站常用的反應(yīng)堆有壓水堆、沸水堆、重水堆和改進(jìn)型氣冷堆以及快堆等。但用的最廣泛的是壓水反應(yīng)堆。壓水反應(yīng)堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑，它是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型。 壓水堆核電站占全世界核電總?cè)萘康?0%以上。3二、核電站類型1、壓水堆核電站-以壓水堆為熱源的

2、核電站。圖 它主要由核島和常規(guī)島組成。 壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。 在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體，一回路系統(tǒng)，以及為支持一回路系統(tǒng)正常運行和保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機組及二回等系統(tǒng)，其形式與常規(guī)火電廠類似。 4二、核電站類型2、沸水堆核電站 -以沸水堆為熱源的核電站。圖 沸水堆是以沸騰輕水 為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動力堆。 沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費用低和負(fù)荷跟隨能力強等優(yōu)點。它們都需使用低富集鈾作燃料。 沸水堆核電站系統(tǒng)有：主系統(tǒng)（包括反應(yīng)堆）；蒸汽-給水系統(tǒng)；反

3、應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。5二、核電站類型3、重水堆核電站 圖 以重水堆為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆，可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑，重水堆分壓力容器式和壓力管式兩類。 重水堆核電站是發(fā)展較早的核電站，有各種類別，但已實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模推廣的只有加拿大發(fā)展起來的坎杜型壓力管式重水堆核電站。6二、核電站類型4、快堆核電站 圖 由快中子引起鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)所釋放出 來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核電站?？於言谶\行中既消耗裂變材料，又生產(chǎn)新裂變材料，而且所產(chǎn)可多于所耗，能實現(xiàn)核裂變材料的增殖。 目前，世界上已商業(yè)運行的核電站堆型，如壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆等都是非增殖堆型，

4、主要利用核裂變?nèi)剂希词乖倮棉D(zhuǎn)換出來的钚-239等易裂變材料，它對鈾資源的利用率也只有12，但在快堆中，鈾-238原則上都能轉(zhuǎn)換成钚-239而得以使用，但考慮到各種損耗，快堆可將鈾資源的利用率提高到6070。 7二、核電站類型 世界上目前建造核電站情況 核電自50年代中期問世以來，目前已取得長足的發(fā)展。到1999年中期，世界上共有436座發(fā)電用核反應(yīng)堆在運行，總裝機容量為350676兆瓦。正在建造的發(fā)電反應(yīng)堆有30座，總裝機容量為21642兆瓦。 目前世界上有33個國家和地區(qū)有核電廠發(fā)電，核發(fā)電量占世界總發(fā)電量的17，其中有十幾個國國家和地區(qū)核電發(fā)電量超過各種的總發(fā)電量的四分之一，有的國家超

5、過70。據(jù)資料估計，到2005年核電廠裝機容量將達(dá)到388567兆瓦8三、核反應(yīng)堆介紹 核反應(yīng)堆是一個能維持和控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而實現(xiàn)核 能熱能轉(zhuǎn)換的裝置。核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖 1、核反應(yīng)堆類型 （1）根據(jù)用途，核反應(yīng)堆可以分為以下幾種類型將中子束用于實驗或利用中子束的核 反應(yīng)，包括研究堆、材料實驗等。生產(chǎn)放射性同位素的核反應(yīng)堆。生產(chǎn)核裂變物質(zhì)的核反應(yīng)堆，稱為生產(chǎn)堆。提供取暖、海水淡化、化工等用的熱量的核反應(yīng)堆，比如多目的堆。為發(fā)電而發(fā)生熱量的核反應(yīng)，稱為發(fā)電堆。用于推進(jìn)船舶、飛機、火箭等到的核反應(yīng)堆，稱為推進(jìn)堆。（2）根據(jù)燃料類型分為天然氣鈾堆、濃縮鈾堆、釷堆；（3）根據(jù)中子能量分為快中子堆和

6、熱中子堆； 9三、核反應(yīng)堆介紹1、核反應(yīng)堆類型（4）根據(jù)冷卻劑(載熱劑)材料分為水冷堆、氣冷堆、有機液冷堆、液態(tài)金屬冷堆；（5）根據(jù)慢化劑(減速劑)分為石墨堆、重水堆、壓水堆、沸水堆、有機堆、熔鹽堆、鈹堆；（6）根據(jù)中子通量分為高通量堆和一般能量堆；（7）根據(jù)熱工狀態(tài)分為沸騰堆、非沸騰堆、壓水堆；（8）根據(jù)運行方式分為脈沖堆和穩(wěn)態(tài)堆，等等。核反應(yīng)堆概念上可有900多種設(shè)計，但現(xiàn)實上非常有限。10三、核反應(yīng)堆介紹2、核反應(yīng)堆的工作原理 原子由原子核與核外電子組成。原子核由質(zhì)子與中子組成。當(dāng)鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質(zhì)量較小的原子核，同時放出23個中子。

7、這裂變產(chǎn)生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核，引起新的裂變。如此持續(xù)進(jìn)行就是裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量才能避免反應(yīng)堆因過熱燒毀。導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動氣輪機發(fā)電。 核反應(yīng)堆的合理結(jié)構(gòu)應(yīng)該是：核燃料慢化劑熱載體控制設(shè)施防護(hù)裝置。 11三、核反應(yīng)堆介紹3、核反應(yīng)堆具有哪些用途 核裂變時既釋放出大量能量、又釋放出大量中子。核反應(yīng)堆有許多用途，但歸結(jié)起來，一是利用裂變核能，二是利用裂變中子。 核能主要用于發(fā)電，但它在其它方面也有廣泛的應(yīng)用。例如核能供熱、核動力等。 核供熱是一種前途遠(yuǎn)大的核能利用方式。清華大學(xué)在五兆瓦的低溫供熱堆上已經(jīng)進(jìn)行過成功的試

8、驗。 核供熱的另一個潛在的大用途是海水淡化。 它可作為火箭、宇宙飛船、人造衛(wèi)星、潛艇、航空母艦等的特殊動力。將來核動力可能會用于星際航行。 12四、核能是清潔的能源 目前環(huán)境污染問題大部分是由使用化石燃料引起的，化石燃料燃燒會放出大量的煙塵、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，由二氧化碳等有害氣體造成的“溫室效應(yīng)”，將使地球氣溫升高，會造成氣候異常，加速土地沙漠化過程，給社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展帶來災(zāi)難性的影響，核電站并不排放這些有害物質(zhì)，不會造成“溫室效應(yīng)”，與火電廠相比，它能大大改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境等 。 核電站是安全、經(jīng)濟、干凈的能源，與火電站相比，更有利于保護(hù)環(huán)境 。13核

9、電廠和火電廠對環(huán)境影響的比較（電功率100兆瓦）14四、核電站是經(jīng)濟的能源 世界上有核電國家的多年統(tǒng)計資料表明，雖然核電站的比投資高于燃煤電廠，但是，由于核燃料成本顯著地低于燃煤成本，以及燃料是長期起作用的因素，這就使得目前核電站的總發(fā)電成本低于燒煤電廠。 15六、核能是可持續(xù)發(fā)展的能源 世界上已探明的鈾儲量約490萬噸，釷儲量約275萬噸。這些裂變?nèi)剂献銐蚴褂玫骄圩兡軙r代。聚變?nèi)剂现饕请弯?，海水中氘的含量?.034克/升，據(jù)估計地球上總的水量約為138億億立方米，其中氘的儲量約40萬億噸，地球上的鋰儲量有2000多億噸，鋰可用來制造氚，足夠人類在聚變能時代使用。 按目前世界能源消費的水

10、平，地球上可供原子核聚變的氘和氚，能供人類使用上千億年。因此，有些能源專家認(rèn)為，只要解決了核聚變技術(shù)，人類就將從根本上解決了能源問題。 16八、核電站在設(shè)計上所采取的安全措施 1、四重屏障： 裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì) 90以上滯留于燃料芯塊中； 密封的燃料包殼；圖 堅固的壓力容器和密閉的回路系統(tǒng)；圖 能承受內(nèi)壓的安全殼。圖17八、核電站在設(shè)計上所采取的安全措施2、多重保護(hù)： 在出現(xiàn)可能危及設(shè)備和人身的情況時， 進(jìn)行正常停堆； 因任何原因未能正常停堆時，控制棒自動落入堆內(nèi)，實行自動緊急停堆； 如任何原因 使控制棒未能插入，高濃度硼酸水自動噴入堆內(nèi)，實現(xiàn)自動緊急停堆。 18八、核電站在設(shè)計上所采取的安

11、全措施3. 核電廠在管理方面采取的安全措施 核電廠有著嚴(yán)密的質(zhì)量保證體系，對選址、設(shè)計、建造、調(diào)試和運行等各個階段的每一項具體活動都有單項的質(zhì)量保證大綱。 另外，還實行內(nèi)部和外部監(jiān)查制度，監(jiān)督檢查質(zhì)量保證大綱的實施情況和是否起到應(yīng)有的作用。另外對參加核電廠工作的人員的選擇、培訓(xùn)、考核和任命有著嚴(yán)格的規(guī)定。領(lǐng)取操縱員執(zhí)照，然后才能上崗，還要進(jìn)行定期考核，不合格者將被取消上崗資格。19八、核電站在設(shè)計上所采取的安全措施4、核電廠發(fā)生自然災(zāi)害時，它能安全停閉 在核電廠設(shè)計中，始終把安全放在第一位，在設(shè)計上考慮了當(dāng)?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的最嚴(yán)重的地震、海嘯、熱帶風(fēng)暴、洪水等自然災(zāi)害,即使發(fā)生了最嚴(yán)重的自然災(zāi)害,反

12、應(yīng)堆也能安全停閉，不會對當(dāng)?shù)鼐用窈妥匀画h(huán)境造成危害。 在核電廠設(shè)計中甚至還考慮了廠區(qū)附近的堤壩坍塌、飛機附毀、交通事故和化工廠事故之類的事件，例如一架噴氣式飛機在廠區(qū)上空墜毀，而且碰巧落到反應(yīng)堆建筑物上，設(shè)計要求這時反應(yīng)堆還是安全的。 20八、核電站在設(shè)計上所采取的安全措施5、核電站的縱深防御措施 核電站的設(shè)計、建造和運行，采用了縱深防御的原則，從設(shè)備上和措施上提供多層次的重疊保護(hù)，確保放射性物質(zhì)能有效地包容起來不發(fā)生泄漏?？v深防御包括以下五道防線： 第一道防線：精心設(shè)計，精心施工，確保核電站的設(shè)備精良。有嚴(yán)格的質(zhì)量保證系統(tǒng)，建立周密的程序，嚴(yán)格的制度和必要的監(jiān)督，加強對核電站工作人員的教育和

13、培訓(xùn)，使人人關(guān)心安全，人人注意安全，防止發(fā)生故障。 第二道防線：加強運行管理和監(jiān)督，及時正確處理不正常情況，排除故障。 第三道防線：設(shè)計提供的多層次的安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，防止設(shè)備故障和人為差錯釀成事故。 第四道防線：啟用核電站安全系統(tǒng)，加強事故中的電站管理，防止事故擴大。 第五道防線：廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計劃，努力減輕事故對居民的影響。21八、核電站在設(shè)計上所采取的安全措施6、核電站廢物嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)，對人民生活不會產(chǎn)生有害影響 核電廠的三廢治理設(shè)施與主體工程同時設(shè)計，同時施工，同時投產(chǎn)，其原則是盡量回收，把排放量減至最小，核電廠的固體廢物完全不向環(huán)境排放，放射性液體廢物轉(zhuǎn)化為固體也不排放；像工作

14、人員淋浴水、洗滌水之類的低放射性廢水經(jīng)過處理、檢測合格后排放；氣體廢物經(jīng)過滯留衰變和吸附，過濾后向高空排放。 核電廠廢物排放嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)，而實際排放的放射性物質(zhì)的量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值。所以，核電廠不會對給人生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來有害的影響。22九、核電站系統(tǒng)1、核電站系統(tǒng)（三個回路）圖1；圖2；圖3 一回路：反應(yīng)堆冷卻劑（硼水）在主泵的驅(qū)動下進(jìn)入反應(yīng)堆，流經(jīng)堆芯后從反應(yīng)堆容器的出口管流出，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，然后回到主泵，這就是反應(yīng)堆冷卻劑的循環(huán)流程（亦稱一回路流程）。 二回路：在循環(huán)流動過程中，反應(yīng)堆冷卻劑從堆芯帶走核反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，并且在蒸汽發(fā)生器中，在實體隔離的條件下將熱量傳遞給二回路

15、的水。二回路水被加熱，生成蒸汽，蒸汽再去驅(qū)動汽輪機，帶動與汽輪機同軸的發(fā)電機發(fā)電。 三回路：作功后的乏蒸汽在冷凝器中被海水或河水、湖水冷卻水（三回路水）冷凝為水，再補充到蒸汽發(fā)生器中。以海水為介質(zhì)的三回路的作用是把乏蒸汽冷凝為水，同時帶走電站的棄熱。 23九、核電站系統(tǒng)2、核電站主要設(shè)備 核反應(yīng)堆 蒸汽發(fā)生器 穩(wěn)壓器 主冷卻劑泵 汽輪發(fā)電機機組24十、核電站廠房l 核電站廠房主要由反應(yīng)堆廠房（又稱安全殼廠房）、一回路輔助廠房、核燃料廠房、汽輪發(fā)電機廠房、主控制室、輸配電廠房、循環(huán)水廠房及三廢處理廠房等組成。25課堂作業(yè)1、簡述核電站的工作原理。2、核電站有哪些類型？3、簡述核電站的三個回路系統(tǒng)

16、。2627世界上典型的商用核電站沸水堆核電站重水堆核電站 高溫氣冷堆核電站 快中子增殖堆核電站核裂變電站的改進(jìn)和發(fā)展 追求更好的安全性 不斷改善核電的經(jīng)濟性要滿足環(huán)境生態(tài)可持續(xù)發(fā)展 要滿足資源利用可持續(xù)發(fā)展的要求 滿足防核擴散的要求 282030年以前將開發(fā)幾種新型核電的反應(yīng)堆和燃料循環(huán)技術(shù) 超臨界水冷堆系統(tǒng)（SCWR） 超高溫氣冷堆系統(tǒng)（VHTR） 氣冷快堆系統(tǒng)（GFR） 液態(tài)鈉冷卻快堆系統(tǒng)（SFR29聚變核電站 熱核反應(yīng)的實現(xiàn)及巨大聚變能的釋放，自然地促使人們?nèi)パ芯咳绾问咕圩兡艹掷m(xù)地釋放，成為人類可控制的能源。 隨著受控?zé)岷肆炎兊幕A(chǔ)理論和實驗技術(shù)的飛速發(fā)展，各國正在大力投資設(shè)計建造大型的

17、裂變實驗裝置。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前大約有21個國家（包括中國）共建造了200余個核聚變實驗裝置，同時設(shè)計研究了各種受控?zé)岷朔磻?yīng)堆發(fā)電裝置。按照國際熱核實驗反應(yīng)堆。地點將在西班牙、法國、加拿大或日本。熱核反應(yīng)堆是利用氫的同位素氘和氚的原子核實現(xiàn)核聚變的核反應(yīng)堆。用受控核聚變的的能量來發(fā)電具有能量釋放大，資源豐富、成本低，安全可靠等優(yōu)點。30核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖 31核電站工作流程原理132核電站工作流程原理233核電站工作流程原理334沸水堆核電站 35重水堆核電站 36快堆核電站 37安全殼38核燃料循環(huán)圖39壓力容器及堆內(nèi)結(jié)構(gòu)圖40課堂作業(yè) 1、什么叫反應(yīng)堆？有哪些類型？41二、核電站類型2、沸水堆核電站 -以沸水堆為熱源的核電站。圖 沸水堆是以沸騰輕水 為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動力堆。 沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費用低和負(fù)荷跟隨能力強等優(yōu)點。它們都需使用低富集鈾作燃料。 沸水堆核電站系統(tǒng)有：主系統(tǒng)（包括反應(yīng)堆）；蒸汽-給水系統(tǒng)；反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。42三、核反應(yīng)堆介紹 核反應(yīng)堆是一個能維持和控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而實現(xiàn)核 能熱能轉(zhuǎn)換的裝置。核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖 1、核反應(yīng)堆類型 （1）根據(jù)用途，核反應(yīng)堆可以分為以下幾種類型將中子束用于實驗或利用中子束的核 反應(yīng)，包括研究堆、材料實驗等。生產(chǎn)放射性同位素