核电厂的详细数据收集
中文名:核电站mbth:核电站原理:核裂变释放核能发电特点:燃料消耗少等类型:气冷堆核电站等学科:电力简述、发展、特点、原理、类型、组成、技术要求、放射性影响简述利用核能发电的电厂称为核电站，在当今世界上，只有裂变链式反应产生的能量才能用来发电。核电站是利用一个或几个动力反应堆产生的热能来发电，或产生电能和热量的电力设施。反应堆是核电站的关键设备，核裂变的链式反应在反应堆中进行。将核裂变释放的核能转化为热能，再转化为电能的系统和设施，通常称为核电站。世界上核电站常用的反应堆有轻水堆、重水堆、改进型气冷堆和快堆，但以轻水堆应用最为广泛。根据蒸汽产生过程的不同，轻水反应堆可分为沸水反应堆和压水堆。压水堆采用普通水作为冷却剂和慢化剂，是由军用堆发展而来的最成熟、最成功的动力堆型。压水堆核电站占世界核电总容量的60%以上。核电站使用的燃料是铀。由铀制成的核燃料在“反应堆”的设备中裂变产生大量热能，然后热能在高压下被水取出，在蒸汽发生器中产生蒸汽，带动汽轮机随发电机转动，不断发电，通过电网向四面八方输送。自20世纪50年代以来，根据其工作原理和安全性能的差异，核电厂的发展分为四代。第一代核电站的开发和建设始于20世纪50年代。1951年，美国率先建成世界上第一座实验核电站。1954年，苏联还建成了一座实验核电站，发电能力为5000千瓦。1957年，美国建成了发电能力为9万千瓦的原型核电站。这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。上述实验原型核电机组被称为第一代核电站。20世纪60年代末，第二代核电站在实验和原型核电站的基础上，相继建成了发电功率几十万千瓦或几百万千瓦的核电站，采用了不同工作原理的所谓压水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核反应堆技术。他们在进一步证明核能发电技术可行性的同时，也证明了核电的经济性。今天，世界上商业运行的400多座核电机组中的大多数都是在这一时期建造的，它们习惯上被称为第二代核电站。20世纪90年代，为了消除美国三里岛和前苏联切尔诺比核电站事故的负面影响，世界核电工业集中力量预防和减轻严重事故。美国和欧洲相继发布了《先进轻水反应堆用户要求文件》(URD文件)和《欧洲轻水反应堆核电站用户要求》(EUR文件)，进一步明确了预防和减轻严重事故、提高安全性和可靠性的要求。因此，满足URD文件或EUR历史文件的核电机组在国际上一般称为第三代核电机组。第三代核电机组有多种设计方案，其中最具代表性的设计有西屋公司的AP100和法国阿海珐公司开发的EPR技术。这两种技术理论上都有很高的安全性。这些设计在理论上是好的，但在实践中是困难的。因为某些方面的技术还不够成熟，三代核电技术的装机量在世界上是很少的。在这方面，中国是走在世界前列的。浙江三门和山东海阳采用了西屋的AP100技术。广东台山采用法国阿海珐公司的EPR技术，它们的建成将成为世界第三代核电站的先行者。第四代核电站2000年6月，美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国、阿根廷等10个对发展核能感兴趣的国家，共同组成了“第四代国际核能论坛”，并于2006年7月签约，5438+0。但遗憾的是，至今没有一座满足这些要求的第四代核电站建成。中国的核电站建设始于20世纪80年代中期。第一座核电站在秦山核电站组装，1985开工，1994投入商业运行，电功率300MW。这是一座由中国设计、建造和运营的原型核电站。中国成为继美国、英国、法国、苏联、加拿大和瑞典之后，世界上第七个自行设计和建造核电机组的国家。截至2013年2月，中国大陆已建成并投入商业运行的核电站有7座，分别是浙江秦山核电站一期、二期、三期，广东大亚湾核电站、岭澳核电站一期、二期，江苏田湾核电站，15台，在建28台。核电站特点优势:与传统火电厂相比，核电站优势明显:(1)核能发电不像化石燃料发电那样向大气中排放巨量污染物，因此核能发电不会造成大气污染；(2)核能发电无碳排放，不会加剧全球温室效应；(三)用于核能发电的铀燃料除发电外没有其他用途；(4)核燃料的能量密度比化石燃料高数百万倍，因此核电站使用的燃料体积小，便于运输和储存。10万千瓦的核电站，一年只需要30吨铀燃料，一次航程就可以用飞机运输；(5)在核能发电的成本中，燃料的比重较低，因此核能发电的成本不易受国际经济形势的影响，固体发电的成本相对稳定。核电站的缺点核电站也有一些明显的缺点:(1)核电站会产生高、低品位的放射性废物或用过的核燃料，虽然体积不大，但由于其放射性，必须谨慎处理；(2)核电站热效率低，所以比一般的化石燃料电厂排放更多的余热，所以核电站对环境的热污染更严重；(3)核电站投资成本过高，电力公司财务风险大；(4)核电不适合满负荷运行，也不适合在标准负荷下运行；(5)核电站的建设往往导致政治分歧的争议；(6)核电站的反应堆中有大量的放射性物质。如果它们在事故中被释放到外部环境中，将对生态和人类造成危害。原理核电站利用原子核裂变反应释放的能量和能量转换来发电。图示了压水堆核电站的工作原理(见图1)。图1在压水堆中，核燃料原子核的核裂变自持链式反应产生大量的热量。冷却剂(又称热载体)将反应堆内的热量带入蒸汽发生器并传递给其工作介质——水，再由主循环泵将冷却剂输送回反应堆循环使用，这样就形成了一个回路，称为第一回路。这个过程也是核裂变能转化为热能的能量转换过程。蒸汽发生器U型管外二次侧工质受热蒸发形成蒸汽，蒸汽进入汽轮机膨胀做功，蒸汽焓降释放的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。这个过程称为热能转化为机械能的能量转化过程。做功的蒸汽在冷凝器中凝结成冷凝水，返回蒸汽发生器，形成另一个循环回路，称为第二回路。这个过程称为热能转化为机械能的能量转化过程。汽轮机的旋转转子直接带动发电机的转子旋转，使发电机产生电能，这是一个机械能转化为电能的能量转换过程。I型核电站按反应堆类型可分为气冷核电站、改进型气冷核电站、轻水核电站、重水核电站和快中子增殖核电站。(1)气冷堆核电站，反应堆以天然铀为燃料，石墨为慢化剂，二氧化碳或氦气为冷却剂。这种反应堆体积大，成本高，因为一次装的燃料多。这种反应堆曾在英国和法国使用过。(2)改进型气冷堆型核电站，反应堆使用的慢化剂和冷却剂与上述气冷堆型相同，只是燃料为2.5% ~ 3%的低浓缩铀，因此一次装填的燃料仅为天然铀的1/5 ~ 1/4(质量)，从而反应堆体积大大缩小，燃料更换更简单，可在更高的温度下进行。美国和德国使用了这种类型的反应堆。(3)轻水反应堆核电站，反应堆使用2% ~ 3%的低浓缩铀作为燃料，水作为慢化剂和冷却剂。这种反应器体积小，成本低，技术上容易掌握。世界上85%以上的核电站采用该型反应堆，我国也全部采用。轻水堆核电站可分为沸水堆和压水堆。沸水反应堆型核电站，其中水直接在反应堆中沸腾。它只有一个回路，水在反应堆中加热变成蒸汽，直接用来驱动汽轮机，带动发电机发电。沸水堆回路设备少，几乎没有失水事故，比压水堆更经济，更能满足外部负荷变化的需要。而带有放射性污染的蒸汽直接进入汽轮机组，使得机组维修困难，停堆时间长，从而影响核电站的有效运行。此外，水沸腾后密度降低，慢化作用减弱，因此比同功率的压水堆型需要更多的核燃料，堆芯体积和壳径也相应增大。再加上反应器内气泡密度的变化，容易造成功率不稳定，控制复杂。由于这些因素，沸水堆核电站的数量减少了。压水反应堆核电站，其中水不会在反应堆中沸腾。它有两个回路，第一个回路中的水经过反应堆，将反应堆中的热量带到蒸汽发生器中，与经过蒸汽发生器的第二个回路中的水进行热能交换，使第二个回路中的水被加热成高压蒸汽，驱动汽轮机运转，带动发电机发电。中国的核电站建设政策，决定了近期建设压水堆是主要类型。秦山核电站和大亚湾核电站已经建成，都是压水堆。(4)重水反应堆核电站，其中重水(含氘)用作慢化剂和冷却剂，天然铀用作燃料。这种反应堆的燃料成本低，但重水更贵。加拿大开发了这种类型的反应堆。(5)快中子增殖核电厂，反应堆不需要慢化剂。反应堆大部分是快中子，很容易被反应堆周围的铀238吸收，使铀238变成可裂变的钋239。这种反应堆在约10年内可使核燃料钋239比初始装料增加20%以上，但其初始投资成本较高。核电厂由核岛、常规岛、核电厂配套设施和核电厂安全保护措施组成。核岛是核电站的核心部分，其主要部件是由核反应堆、压力容器(压力壳)、蒸汽发生器、主循环泵、稳压器以及相应的管道和阀门组成的一回路系统。常规岛是指由蒸汽发生器二次侧、汽轮发电机组、凝汽器、给水泵及相应的管道和阀门组成的二次回路系统。核电厂配套设施是指为保证核电厂的安全和环境保护而设计的一些设施，主要包括:(1)反应堆控制系统的核停堆系统，(2)堆芯应急冷却系统；(3)设置在安全壳顶部的冷水喷淋系统；(4)容积控制系统，主要调节主冷却水的硼含量和容积变化；(5)化学控制系统，主要用于控制一回路冷却水的含氧量和pH值，抑制相关设备和材料的腐蚀；(6)其他系统，如余热输出系统、冷却液净化系统和三废(废气、废液、废渣)处理系统。核电厂安全保护措施用于确保核电厂的安全和环境保护，防止放射性物质逸出。核电站对核燃料和相关部件设置了三道严格可靠的屏障。堆芯是第一道屏障，用作燃料包壳，由锆合金管或不锈钢管制成，核燃料堆芯密封在包壳内。它的第二道屏障是压力壳，是反应堆冷却剂的压力边界，由一回路和反应堆压力容器组成。壳体为厚合金钢板(通常为功率30万千瓦的压水堆，压力壳壁厚160mm；；90万千瓦压水堆，压力壳壁厚大于200毫米)，其作用是如果燃料包壳密封破损，放射性物质泄漏到水中，它仍会在密封的一回路中，受到压力壳的保护。第三道屏障是安全壳，或称反应堆建筑。为预应力钢筋混凝土建筑，球形顶部，壁厚约1m，内衬6 ~ 7 mm厚钢板。一回路设备安装在安全壳内，密封性能好。即使在一回路管道损坏或地震等严重事故情况下，也能确保放射性物质不会泄漏出去，防止核电站周边环境受到核辐射污染。技术要求世界核电发展和公众对新一代核电技术性能的要求有以下几个方面。(1)追求更好的安全性核电站发生堆芯熔化事故和大量放射性释放的概率分别从和降低到和，从核电机组的固有安全概念降低到包括整个核燃料循环系统的自然安全概念。(2)不断提高核电的经济性。大规模发展核能，必须提高经济竞争力，即需要更经济的核能技术，更低的建设成本，更低的发电成本。(3)满足环境和生态的可持续发展，核能的固有优势是不排放污染环境的二氧化硫和温室气体二氧化碳等废物，具有常规能源不具备的优势。但长寿命放射性核素会不断产生和积累，为满足环境和生态可持续发展的要求，它们会被烧掉。(4)为满足资源利用可持续发展的要求，核反应堆发电技术只能利用天然铀资源所含能量的65，438+0%左右。核电新技术的发展采用封闭的燃料循环，实现裂变材料的扩散，使有限的核能向大规模核能发展。(5)满足核不扩散的要求，最重要的是严格控制分离钋的生产，研究新的燃料循环技术。实施核电站与后处理一体化，采用高温冶金后处理工艺。公众最担心的是放射性对核电站放射性的影响。事实上，人们在生活中无时无刻不在不自觉地接受着天然放射性和各种人工放射性的本底辐射。根据法国的数据，放射性辐射对人体的年剂量约为1.3mSv，包括:(1)宇宙射线，0.4 ~ 1 msv，这取决于海拔高度。(2)地球辐射，0.3 ~ 1.3 msv，这取决于土壤的性质。(3)人体，约0.25mSv，(4)放疗，约0.5mSv，(5)电视，约0.1mSv。(6)夜光表盘，约0.02 msv(7)燃油电站，约0.02 msv(8)燃煤电站，约1mSv。(9)核电站，约0.01mSv。此外，饮食、吸烟和飞行都会影响人们受到辐射。从以上数据来看，核电站对居民的辐射是完全不充分的，比燃煤电厂小很多，因为煤中含有镭，辐射很强。