反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章

第二章核反應(yīng)堆與核電廠基本原理1反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!教學(xué)內(nèi)容反應(yīng)堆基本工作原理反應(yīng)堆分類核電廠基本工作原理核電廠廠房結(jié)構(gòu)核電廠設(shè)備功能及安全分級(jí)2反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!反應(yīng)堆的基本工作原理幾個(gè)定義：聚變反應(yīng)，裂變反應(yīng)，核燃料，一次核燃料，二次再生核燃料，易裂變核素，可轉(zhuǎn)換核素，天然鈾，富集鈾，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變產(chǎn)物（碎片）核裂變反應(yīng)堆與原子彈的相同點(diǎn)與區(qū)別?3反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!裂變聚變核聚變比核裂變更節(jié)省核燃料，太陽能實(shí)際上是太陽中進(jìn)行的核聚變的產(chǎn)物，本質(zhì)上也是核能。我們現(xiàn)在利用的煤炭、石油、水力等能源，都是由太陽能轉(zhuǎn)化而來，溯其源也是核能。因此可以說，人類利用和賴以生存的一切能源，直接或間接都來自核能。

1克鈾-235的裂變能＝2700kg標(biāo)煤燃燒能量

4反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!按使用目的分類生產(chǎn)堆動(dòng)力堆研究堆發(fā)電增值兩用堆5反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!按冷卻劑、慢化劑分類輕水堆（壓水堆，沸水堆）重水堆石墨氣冷堆石墨水冷堆鈉冷堆6反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!核電廠基本工作原理利用核能生產(chǎn)電能的電廠稱為核電廠。由于核反應(yīng)堆的類型不同，核電廠的系統(tǒng)和設(shè)備也不同。壓水堆核電廠主要由壓水反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱一回路）、蒸汽和動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（又稱二回路）、循環(huán)水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和輸配電系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)組成，7反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!三環(huán)路壓水堆一回路系統(tǒng)8反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!核電廠選址核電廠選址比火電廠具有更高的安全要求。選擇核電廠的廠址工作，涉及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃等因素，跟氣象、地質(zhì)、地震和水文等自然條件有關(guān)，還與安全、環(huán)境有重要關(guān)系，因此，它受到政府、環(huán)境保護(hù)部門和周圍民眾的普遍重視。核電廠選址考慮的因素中很多與火電廠相同，它們包括：接近電力負(fù)荷中心，有充足的冷卻水源，交通運(yùn)輸方便，良好的自然條件（如地形、地質(zhì)和地震等），減少廢熱廢物排放對(duì)生物的影響和防止環(huán)境污染的可能性等。核電廠選址基本原則除了要滿足常規(guī)電廠所必需的條件外，還應(yīng)盡量減少釋放放射性對(duì)環(huán)境的影響，以確保居民在一般事故和嚴(yán)重事故條件下不受危害。歸結(jié)起來，核電廠選址應(yīng)考慮核電廠本身特性、廠址自然條件和技術(shù)要求以及輻射安全等三個(gè)方面。9反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!廠址的自然條件和技術(shù)要求

廠址的自然條件必須滿足核電廠選址的技術(shù)要求，應(yīng)盡可能地避免或減少自然災(zāi)害（如地震、洪水及災(zāi)難性氣象條件）造成的后果，并應(yīng)有利于排出的放射性物質(zhì)在環(huán)境中稀釋。地震海嘯氣象水源水文交通運(yùn)輸比較方便10反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!總平面布置設(shè)計(jì)原則核電廠的廠址選定后，在總平面布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下原則：合理區(qū)分放射性與非放射性的建筑物，使凈區(qū)和臟區(qū)嚴(yán)格分開，臟區(qū)盡可能置于主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，以減少放射性污染。滿足核電廠生產(chǎn)工藝流程要求，便于設(shè)備運(yùn)輸，減少廠區(qū)管線的迂回和縱橫交叉。反應(yīng)堆廠房、輔助廠房和燃料廠房，都應(yīng)設(shè)在同一基巖的基墊層上，防止因廠房承載或地震所產(chǎn)生的沉降差異而造成管線斷裂。核電廠廠房布置以反應(yīng)堆廠房為中心，輔助廠房，燃料貯存廠房，主控制樓和應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房均環(huán)繞在反應(yīng)堆廠房周圍。對(duì)于雙單元核電廠也可采用對(duì)稱布置，并共用部分輔助廠房。11反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!核電廠廠區(qū)L型布置12反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!壓水堆核電廠主要廠房布置13反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!核電廠安全設(shè)備功能及分級(jí)核電廠安全的基本目標(biāo)是限制居民和核電廠工作人員在電廠所有運(yùn)行工況和事故工況下所受到的射線照射核電廠的系統(tǒng)、設(shè)備和構(gòu)筑物對(duì)于電廠安全的作用比一般常規(guī)系統(tǒng)設(shè)備和構(gòu)筑物更大，因而提出了設(shè)備的安全功能以及按其對(duì)安全的重要性分級(jí)的概念。這種安全功能分級(jí)稱為“安全等級(jí)”。劃分安全等級(jí)的目的是提供分級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同安全等級(jí)的設(shè)備規(guī)定不同的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、試驗(yàn)的要求。這樣既提高了核電廠安全性，又避免了對(duì)某些設(shè)備要求過嚴(yán)的現(xiàn)象。14反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!為了對(duì)每項(xiàng)功能按其對(duì)安全的重要性分級(jí)，可以采用確定論和概率論兩種分級(jí)方法。確定論法常對(duì)那些對(duì)安全有重要作用的、其損壞會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重放射性釋放事故的系統(tǒng)、設(shè)備和構(gòu)筑物提出各種要求。這些要求帶有強(qiáng)制性而不需要直接考慮損壞的幾率或減輕事故后果的作用。概率論法則根據(jù)需要某一安全功能所起的作用幾率以及該安全功能失效的后果來評(píng)價(jià)安全重要性。此法在確定各系統(tǒng)、設(shè)備和構(gòu)筑物的安全重要性的相對(duì)值時(shí)特別有用。大多數(shù)國家同時(shí)采用兩種方法，通過對(duì)各種堆型所作大量假想事故分析的研究成果，可評(píng)價(jià)發(fā)生假想事故時(shí)執(zhí)行某安全功能的幾率以及該安全功能失效的后果。15反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!核電廠安全設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與其他電能生產(chǎn)相比，核電廠的最大特點(diǎn)之一，是在運(yùn)行同時(shí)要產(chǎn)生大量放射性裂變物質(zhì)。核電廠設(shè)計(jì)的首要問題，就是要在正常工況或事故工況下，能把這些放射性物質(zhì)嚴(yán)加控制，把對(duì)個(gè)人的照射減少到可接受的水平，確保工作人員與公眾的安全。為此，許多國家都規(guī)定了嚴(yán)格的核電廠建造審批程序，制訂各種安全規(guī)范及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。核電廠采取比常規(guī)能源系統(tǒng)高得多的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，采用比常規(guī)工業(yè)嚴(yán)密得多的質(zhì)量控制與質(zhì)量保證體系。核電廠采用的安全性準(zhǔn)則是多重屏障與縱深防御；在設(shè)計(jì)中必須對(duì)各種可預(yù)見和不可預(yù)見的事件作出分析，并作出環(huán)境影響評(píng)價(jià)。與此相應(yīng)，核電廠必須有確定可靠的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)與專設(shè)安全設(shè)施，以盡量減輕由于設(shè)備、系統(tǒng)失效、操作失誤以及像地震、飛機(jī)墜落、洪水、龍卷風(fēng)等自然災(zāi)害可能造成的危害。

16反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!本章小結(jié)1定義：聚變反應(yīng)，裂變反應(yīng)，核燃料，一次核燃料，二次再生核燃料，易裂變核素，可轉(zhuǎn)換核素，天然鈾，富集鈾，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變產(chǎn)物2反應(yīng)堆分類3與沸水堆核電廠不同，壓水堆核電廠采用間接循環(huán)，即推動(dòng)汽輪機(jī)做功的蒸汽在蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生。反應(yīng)堆冷卻劑將堆芯熱量載出，通過蒸汽發(fā)生器傳給給水。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是一回路成為隔離放射性的一道屏障，但多了蒸汽發(fā)生器。4壓水堆核電廠主要由一回路、二回路和循環(huán)水回路三個(gè)回路組成。一回路生產(chǎn)蒸汽，二回路和三回路將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能。17反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!術(shù)語conventionalisland：nuclearisland：containment:turbinebuildingreactorbuildingnuclearauxiliarybuildingreactorcoolantsystemsteamgeneratornuclearsteamsupplysystemreactorcoolantpump18反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!反應(yīng)堆的分類反應(yīng)堆的功能：1熱能利用：發(fā)電，供熱，或者動(dòng)力2生產(chǎn)新的核燃料3生產(chǎn)放射性同位素4進(jìn)行中子的其它應(yīng)用和科研19反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!按引起核裂變的中子能量分類快中子堆中能中子堆熱中子堆20反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!按核燃料在堆內(nèi)分布形式分類均勻堆：核燃料、慢化劑、冷卻劑均勻混合在一起非均勻堆：絕大多數(shù)堆型21反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!壓水堆核電廠原理圖22反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!沸水堆核電廠原理圖23反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!核電廠本身特性核反應(yīng)堆是一個(gè)強(qiáng)大的放射源。核電廠的熱功率決定了反應(yīng)堆內(nèi)放射性的總貯量，在相同的運(yùn)行條件下，堆內(nèi)放射性的總量與功率成正比，因而在發(fā)生事故時(shí)可能釋放的放射性也與功率有關(guān)。反應(yīng)堆燃料棒運(yùn)行時(shí)的破損率、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的泄漏率和放射性廢物處理系統(tǒng)的凈化能力等決定了電廠在正常運(yùn)行時(shí)放射性的排放量。如果放射性廢氣排放量很大，電廠就不宜建在城鎮(zhèn)居民中心附近;如果廢水放射性排放量很大，電廠廢水就不能直接向江河湖海中排放。具體允許排放量，需根據(jù)放射性物質(zhì)的毒性、廠址的環(huán)境稀釋能力、居民點(diǎn)離電廠的距離和居民的飲食習(xí)慣來決定。設(shè)計(jì)上要求核電廠在極限事故工況下的放射性物質(zhì)釋放量不應(yīng)達(dá)到對(duì)居民健康和安全造成超過我國國家核安全局關(guān)于核電廠廠址選擇所規(guī)定的嚴(yán)重危害后果的程度。24反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!輻射安全要求

輻射安全的角度看，電廠正常運(yùn)行時(shí)排放的放射性廢物對(duì)環(huán)境的影響很小，對(duì)選址有影響的主要還是核電廠事故時(shí)可能對(duì)居民造成的危害，所以，通常一個(gè)國家的核電廠選址標(biāo)準(zhǔn)，其主要內(nèi)容之一是規(guī)定事故條件下的最大釋放量。反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)按“放射防護(hù)規(guī)定”對(duì)附近居民的劑量限值為每年全身5×10-3Sv；在核電廠發(fā)生重大的假想事故情況下，應(yīng)保證居民不受超過規(guī)定的劑量限值的照射。人口密度分布是目前選址要考慮的一個(gè)重要因素，但不是唯一因素，需綜合考慮廠址的其它各種條件，隨著技術(shù)水平和安全研究的不斷發(fā)展，核電廠的設(shè)計(jì)和安全設(shè)施的日趨完善可靠，特別是隨著核電廠建造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，人口密度分布限制會(huì)進(jìn)一步減小，甚至有可能在靠近大城市的位置建造核電廠。25反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!核電廠的廠區(qū)的幾個(gè)部分核心區(qū)：主要由核島和常規(guī)島組成，包括反應(yīng)堆廠房，輔助廠房，燃料貯存廠房，主控制室，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房，汽輪發(fā)電機(jī)廠房等。三廢區(qū)：主要由廢液貯存、處理廠房，固化廠房，弱放廢物庫，固體廢物貯存庫，特種洗衣房和特種汽車庫等組成。供排水區(qū)：主要有循環(huán)水泵房，輸水隧洞，排水渠道，淡水凈化處理車間，消防站，高壓消防泵房，排水泵房等組成。動(dòng)力供應(yīng)區(qū)：主要由冷凍機(jī)站，壓縮空氣及液氮貯存氣化站，輔助鍋爐房等組成。檢修及倉庫區(qū)：包括檢修車間，材料倉庫，設(shè)備綜合倉庫及危險(xiǎn)品倉庫等。廠前區(qū)：為電廠行政辦公大樓及汽車、消防、保安及生活服務(wù)設(shè)施。26反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!大亞灣核電廠廠區(qū)T型布置27反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!壓水堆安全殼內(nèi)縱剖面圖28反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!為保證必要的安全性，執(zhí)行安全功能的系統(tǒng)執(zhí)行下列功能：為安全停堆和維持其安全停堆狀態(tài)提供手段；為停堆后從堆芯導(dǎo)出余熱提供手段；在事故后為防止放射性物質(zhì)的釋放提供手段，以確保事故工況之后的任何釋放不超過容許極限。為實(shí)現(xiàn)上述要求，我國國家核安全局在1986年發(fā)布的安全導(dǎo)則中均規(guī)定了20種安全功能項(xiàng)目。主要內(nèi)容有：在完成所有停堆操作后，將反應(yīng)堆維持在安全停堆狀態(tài)；將其它安全系統(tǒng)的熱量轉(zhuǎn)移到最終熱阱；維持反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的完整性；限制安全殼內(nèi)的放射性物質(zhì)向外釋放等。29反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!安全分級(jí)

安全一級(jí)

安全一級(jí)主要包括組成反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)承壓邊界的所有部件。安全二級(jí)

主要指反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)承壓邊界內(nèi)不屬于安全一級(jí)的各種部件，以及為執(zhí)行所有事故工況下停堆、維持堆芯冷卻劑總量和排出堆芯熱量及限制放射性物質(zhì)向外釋放的各種部件。安全三級(jí)

主要指下述一些輔助系統(tǒng)的設(shè)備：為控制反應(yīng)性提供硼酸的系統(tǒng)，輔助給水系統(tǒng)；設(shè)備冷卻水系統(tǒng)安全四級(jí)

核島中不屬于安全一、二、三級(jí)的設(shè)備為非核安全等級(jí)。30反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!核電廠安全設(shè)計(jì)準(zhǔn)則多重屏障縱深防御單一故障準(zhǔn)則

抗自然災(zāi)害的功能

輻照劑量標(biāo)準(zhǔn)

31反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)課件2第二章共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!反應(yīng)堆廠房包容反應(yīng)堆和一回路的所有設(shè)備。以反應(yīng)堆廠房為中心，還有汽輪機(jī)廠房，包容一回路輔助系統(tǒng)及安全設(shè)施系統(tǒng)的核輔助廠房，燃料廠房等。核電廠的系統(tǒng)、設(shè)備和構(gòu)筑物對(duì)于電廠安全的作用比一般常規(guī)系統(tǒng)設(shè)備和構(gòu)筑物更大，因而提出了設(shè)備的安全功能以及按其對(duì)安全的重要性分級(jí)的概念?，F(xiàn)代壓水堆核電廠設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循多道屏障、縱深防御、單一故障準(zhǔn)則，具有抗御