第一章 核電站概論

本課程講授內容第一章核電站概論第二章核電站主設備及輔助設備第三章核電站放射性水的形成及分類第四章放射性水的凈化處理第五章放射性水處理系統(tǒng)第六章核電站材料的腐蝕與防護第七章核電站水化學工況總結3/25/202413/25/202423/25/202433/25/202443/25/202453/25/20246第一章核電站概論第一節(jié)核電發(fā)展概述第二節(jié)核物理基本知識第三節(jié)核反應堆基礎第四節(jié)核電站分類3/25/20247第一節(jié)核電發(fā)展概述能源利用世界電力工業(yè)回顧我國電力工業(yè)現(xiàn)狀世界核電發(fā)展與現(xiàn)狀我國核電發(fā)展與現(xiàn)狀核電基本知識3/25/20248

一、能源利用能源——凡是能夠提供某種形式能量的物質，或是物質的運動，統(tǒng)稱為能源。能的形式——機械能、聲能、光能、電能、磁能、化學能、生物能…1.能源的概述3/25/20249能源

分類一次能源二次能源第三類能源第二類能源新能源常規(guī)能源可再生能源非可再生能源按照能源轉換和傳遞方式分類按照能源的性質分類按照利用能源的技術狀況分類按照能源的形成和來源分類第一類能源2.能源的分類3/25/202410按照能源轉換和傳遞方式分類一次能源如:煤、石油、天然氣、水能、風能、生物能、沼氣、太陽能、核能、潮汐能、地熱能……二次能源如:汽油、煤氣、焦炭、蒸汽、電能、氫能、酒精、熱水……3/25/202411按照能源的性質分類非可再生能源：如:煤、石油、天然氣、核能…可再生能源：如：太陽能、生物能、水能、風能、地熱能、潮汐能、波浪能…3/25/202412按照能源的形成和來源分類第一類能源：來自地球以外天體的能量太陽能、風能、水能、波浪能、煤、石油、天然氣、生物能第二類能源：來自地球本身的能量核能、地熱、溫泉第三類能源：來自天體間的引力能潮汐能3/25/202413按照利用能源的技術狀況分類常規(guī)能源可再生能源——水能、生物能非可再生能源——煤炭、石油、天然氣新能源可再生能源——太陽能、風能、地熱能、潮汐能、波浪能非可再生能源——核能3/25/2024143.能源的利用火力發(fā)電廠其他新能源電站3/25/2024153.1太陽能地球上可以直接接受并利用的太陽輻射能。

太陽能取之不盡，用之不竭；太陽能在轉換過程中不會產生危及環(huán)境的污染；太陽能資源遍及全球，可以分散地、區(qū)域性地開采。我國約有2/3的地區(qū)可以較好利用太陽能資源；太陽能能流密度低、其強度受各種因素（季節(jié)、地點、氣候等）的影響不能維持常量。3/25/202416太陽能發(fā)電3/25/202417太陽能光伏電站

深圳園博園太陽能光伏并網(wǎng)電站

3/25/2024183.2地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它來源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方，熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達地面，這種熱能的儲量相當大。3/25/202419地熱發(fā)電3/25/202420西藏的羊八井地熱電站的供電量已占拉薩市電網(wǎng)供電量的40％以上，而且利用熱發(fā)電的排放水還建立了50000M2的農業(yè)溫室，使之成為拉薩市的主要蔬菜生產基地。羊八井地熱電站3/25/2024213.3風能比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。四大優(yōu)點是：蘊量巨大；可以再生；分布廣泛；沒有污染。三大弱點是：密度低；不穩(wěn)定；地區(qū)差異大。3/25/202422獨立運行方式并網(wǎng)運行方式3/25/2024233.4海洋能海洋能是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等，更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質能等。海洋能開發(fā)利用的方式主要是發(fā)電，其中潮汐發(fā)電和小型波浪發(fā)電技術已經(jīng)實用化。3/25/2024243/25/202425鹽差發(fā)電原理圖溫差發(fā)電原理圖3/25/202426加拿大安娜波利斯潮汐電站海流能發(fā)電示意圖3/25/202427二、世界電力工業(yè)回顧電力工業(yè)起源于10世紀后期。1875年世界上第一臺火力發(fā)電機組建于巴黎北火車站的直流發(fā)電機，用于照明供電。1904年意大利試驗地熱發(fā)電成功。1912年德國建成世界第一座潮汐電站。1920年前蘇聯(lián)建成第一座熱電站。1925年美國制成世界第一臺100MW汽輪發(fā)電機組。1929年美國建成第一座抽水蓄能電站，7000kW。3/25/2024281954年，原蘇聯(lián)建成世界第一座核電站并網(wǎng)發(fā)電1957年美國安裝第一臺超臨界火力發(fā)電機組（31MPa,621/566/566，125MW）。1970年法國制成世界第一臺燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。1991年世界最大水電站--巴西/巴拉圭的伊泰普水電站建成，12600MW。1998年12月，世界最大燃氣聯(lián)合循環(huán)電站--香港龍鼓灘電站（8×320MW），一期工程（6×320MW）建成投產。3/25/202429世界發(fā)電分類構成圖3/25/202430裝機容量前十位的構成情況序號國家裝機容量(萬kW)水電火電核電等（%）1美國78350.212.574.612.92中國44121.225.572.52.03日本23373.719.062.718.34俄羅斯21085.720.769.210.15加拿大11361.258.027.614.46德國11544.37.772.519.87法國12074.020.823.555.78印度9680.321.875.92.39英國7046.05.876.617.610巴西6075.687.311.61.13/25/202431三、我國電力工業(yè)發(fā)展與現(xiàn)狀1882年7月26日下午7時，上海外灘至虹口的6.4公里電線上也亮起了15盞電燈，標志著中國電力工業(yè)從這里起步。（從美國引進16馬力蒸汽機發(fā)電）中國電力工業(yè)至今2000年已有123年的歷史。1949年以前的67年中，發(fā)展極其緩慢，到1949年底，全國發(fā)電裝機容量僅有185萬kW，年發(fā)電量43億kW.h(人均年用電量僅為7.94千瓦時)，分別居世界第21位和第25位。新中國成立后，電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展，至2004年底發(fā)電裝機容量達4.4億kW，僅次于美國的8.9億kW；年發(fā)電量達21870億kW.h，均居世界第2位。

3/25/202432我國火電設備生產歷程1955年----6MW，3.4MPa,435℃（上汽）--中壓機組1957年----12MW，3.4MPa,435℃--中壓機組1959年----25（50）MW，3.4MPa,435℃--中壓機組1962年----50（100）MW，8.8MPa,535/535℃--高壓機組1969年----125（200）MW，13.2MPa,535/535℃--超高壓組1971年----300MW，16.2MPa,535/535℃--亞臨界機組1985年----300(600)MW，16.7MPa,538/538℃--亞臨界機組2002年----600MW，24.2MPa,538/566℃--超臨界機組現(xiàn)正研制1000MW級的超臨界機組3/25/202433我國電力工業(yè)與國外差距電氣化程度很低

技術水平還不高，供電煤耗高

電源結構不合理，核電比重則更小，裝機和發(fā)電量都不到2％。

電網(wǎng)薄弱，供電可靠性差；實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展環(huán)境問題壓力大。3/25/202434四、世界核電現(xiàn)狀自從1954年蘇聯(lián)第一座5MW試驗性核電廠投入運行以來，核電在許多國家和地區(qū)已承擔基本負荷，目前世界上30多個國家己運行核電機組441座，總裝機容量3.6W億KW，核電已占世界總發(fā)電量的20％左右。從已運行的核電站裝機容量來看美國居首位，裝機容量占全世界的四分之一，其次是法國、日本、德國和俄羅斯。從發(fā)展速度來看法國、日本和韓國保持著較高的發(fā)展速度，目前法國核能發(fā)電量已占總發(fā)電量的80%。預計到2030年，世界核電站總數(shù)將達到1000座，核發(fā)電量將占總發(fā)電量的三分之一，可以預期在相當長一段時期內核電將成為電力工業(yè)的支柱。3/25/202435核電主要發(fā)達國家核電比例法國和立陶宛核電比例高于75%。比利時、瑞典、烏克蘭、韓國等為40~60%。德國、芬蘭、英國等為20~30%。美國、俄羅斯、加拿大等為10~20%。中國目前為2%。3/25/202436五、我國核電發(fā)展與現(xiàn)狀我國自行設計建造的第一座核電站——秦山30萬千瓦核電站（圖），1991年12月15日并網(wǎng)發(fā)電來。從法國引進電功率為2×90萬千瓦的廣東大亞灣核電站，于1993年投入運行，兩座機組年發(fā)電量可達100億度。2000年，向巴基斯坦出口的恰希瑪核電站，電功率為30萬千瓦。廣東嶺澳兩座90萬千瓦級核電站于2002－2003年分別投入運行。秦山二期（圖）二座60萬千瓦自行設計建造的商用核電站已于2002－2003年分別投入運行。3/25/202437五、我國核電發(fā)展與現(xiàn)狀從加拿大引進的秦山三期二座電功率為70萬千瓦的重水堆核電機組也已于2002－2003年分別投入運行。目前，正在建設的江蘇田灣兩座電功率100萬千瓦的核電站，預計到2005年可投入運行。因此到2005年我國核電運行容量可達870萬千瓦。根據(jù)國家和地方省級核電規(guī)劃，在2010－2020年山東省海陽、廣東省嶺澳、浙江省三門以及福建、江西和安徽等省均計劃建造百萬千瓦級核電站。國家計劃到2020年核電裝機容量將達3200萬千瓦（20多座）；將核電占全國總體發(fā)電量的比例從目前的大約2%提高到4%左右。我國目前運行和在建的核電站3/25/2024381、嶺澳核電站二期

2、陽江核電站一期3、臺山核電站

4、紅沿河核電站一期5、福建寧德核電站

6、福清核電站

7、三門核電站一期

8、秦山核電廠擴建項目（方家山核電工程）

9、秦山核電站二期擴建

10、山東海陽核電站11、石島灣核電站（山東）

我國目前在建及即將開工的核電站電站總功率(MW)商運日期2×1000MW2010年10月2×1000MW2013年04月2×1000MW2013年10月4×1000MW2012年10月4×1000MW2012年12月2×1000MW2013年2×1250MW2013年2×1000MW2013年12月2×650MW2011年3月2×1250MW2014年1×200MW2013年11月3/25/2024391、吉陽核電站一期（安徽）

2、蕪湖核電站（安徽）

3、桂東核電站（廣西）

4、白龍核電站（廣西）

5、海南核電（海南）6、大畈核電廠（湖北）

7、小墨山/九龍山核電站（湖南）

8、桃花江核電站（湖南）

9、常德核電站（湖南）

10、大唐華銀核電廠（湖南）

11、三明核電站（福建）

12、漳州核電（福建）

13、吉林核電站（吉林）

我國擬建的核電站3/25/20244014、遼寧第二核電廠（遼寧）

15、徐大堡核電站（遼寧）

16、廣東第四核電——汕尾的甲東或揭陽的烏嶼（廣東）17、廣東第五核電——肇慶或韶關（廣東）

18、荷包島核電站（廣東）

19、河源核電站（廣東）20、陽西核電站（廣東）

21、嶺澳核電站三期（廣東）

22、四川核電站（四川）

23、重慶石柱核電廠（重慶）

24、江西核電——彭澤帽子山和萬安煙家山（江西）

25、紅石頂核電（山東）

26、田灣核電站二期（江蘇）

我國擬建的核電站3/25/202441我國為什么要發(fā)展核電呢？1．煤炭資源有限，不可能作為長期主要能源；2．煤的運輸量大，由煤造成的運輸緊張狀況不可能解決；3．煤炭的污染嚴重，我國的環(huán)境將無法承受；4．煤是－種重要的不可再生的化工原料；5.核能是地球上儲量最豐富的高能值資源。6.帶動整個國家綜合科技水平的提高。3/25/202442煤炭資源有限，不可能作為長期主要能源我國目前能源生產中，煤占74％。由于我國煤炭資源豐富，在今后一段時間內，煤仍將是我國主要能源。我國煤的地質儲量為4萬億噸，但按世界能源會議標準來估計，我國煤的經(jīng)濟可采儲量約2000多億噸。據(jù)估計，到2050年，隨著人口增長和經(jīng)濟發(fā)展，我國能源消耗將達到目前水平的五倍左右，如果維持我國煤的消耗占總能耗的70％水平估算，則2050年煤的年消耗量將達50億噸。這樣，到下世紀60年代，我國可以經(jīng)濟開采的煤將會開采完畢。因此，我國要長期以煤為主要能源，顯然是不可能的。3/25/202443煤的運輸量大我國煤炭資源分布不均，大量集中在山西、陜西、內蒙古自治區(qū)。而東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)缺乏常規(guī)能源。因此，西煤東運、北煤南運是長期以來困擾我國經(jīng)濟建設的重要問題之一。目前煤的運輸已