核電廠設備與系統(tǒng)

1、能源與動力工程學院2008級熱工（1）班陳昌賢20073002002我對核電廠的認識將核能轉(zhuǎn)換為熱能，用以產(chǎn)生供汽輪機用的蒸汽,汽輪機再帶動發(fā)電機，構成了產(chǎn)生商用 電力的電廠。核電廠使用的是鈾或者钚的裂變反應，這種裂變反應的實際質(zhì)能轉(zhuǎn)換比例非常 低，但是由于物質(zhì)轉(zhuǎn)化后的能量很大，也算是很高效的一種方式。核電廠是以核反應堆來代 替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，來加熱水使之變成蒸汽。 蒸汽通過管路進入汽輪機，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。一般說來，核電站的汽輪發(fā)電機及電器設備與普通 火電站基本相同，其主要的區(qū)別在于核島部分中的核反應堆。核電站除了關鍵設備一一核反應堆外，還

2、有許多與之配合的重要設備。以壓水堆核電站為例，它 們是主泵，穩(wěn)壓器，蒸汽發(fā)生器，安全殼，汽輪發(fā)電機和危急冷卻系統(tǒng)等。而危急冷卻系統(tǒng)是保證核 電廠安全運行的一個重要保障。危急冷卻系統(tǒng)為了應付核電站一回路主管道破裂的極端失水事故的 發(fā)生，近代核電站都設有危急冷卻系統(tǒng)。它是由注射系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)組成。一旦接到極端失水 事故的信號后，安全注射系統(tǒng)向反應堆內(nèi)注射高壓含硼水，噴淋系統(tǒng)向安全殼噴水和化學藥劑。便可 緩解事故后果，限制事故蔓延。目前，我國的核電正處于快速發(fā)展階段。一、浙江嘉興的秦山核電站位于杭州灣畔，一期工程是中國第一座依靠自己的力量設計、 建造和運營管理的30萬千瓦壓水堆核電站。二、廣東

3、深圳的大亞灣核電站1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩 臺單機容量為984MWe壓水堆反應堆機組先后投入商業(yè)營運。三、田灣核電站位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣，廠區(qū)按4臺百萬千瓦級核電機組規(guī)劃，并留有 再建2至4臺的余地。一期建設2臺單機容量106萬千瓦的俄羅斯AES-91型壓水堆核電機組，設 計壽命40年，年平均負荷因子不低于80%，年發(fā)電量為140億千瓦時。工程于1999年10月20日 正式開工，單臺機組的建設工期為62個月,分別于2004年和2005年建成投產(chǎn)。四、嶺澳核電站一期工程于1997年5月開工建設。它位于廣東大亞灣西海岸大鵬半島東南側(cè)。 嶺澳核電站是“九

4、五”期間我國開工建設的基本建設項目中最大的能源項目之一。嶺澳核電站（一期） 擁有兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，2003年1月全面建成投入商業(yè)運行，2004年7月16日通過 國家竣工驗收。目前正展開二期工程建設。我國首個在海島上建設核電站2008年2月18日正式動工被正式列入國家核電中長期發(fā)展規(guī) 劃（20052020年）中的福建寧德核電站2月18日正式動工。項目位于福建省寧德市轄福鼎市秦嶼鎮(zhèn)的備灣村，瀕臨東海，南距福州143公里，北距溫州113 公里，是我國第一個在海島上建設的核電站。據(jù)介紹，寧德核電站一期四臺百萬千瓦級機組工程總投資為512億元，是福建省有史以來最大的 能源投資項目，由廣東核電

5、投資有限公司、大唐國際發(fā)電股份有限公司、福建煤炭工業(yè)（集團）有限責 任公司共同投資建設。一期四臺機組定位為核電第二代加改進，綜合國產(chǎn)化率達到75%，具有國際 同類型在役核電站的先進水平。今年2月開工建設一、二號機組，一號機組2012年投產(chǎn)，二號機組2013年投產(chǎn)；計劃三號機 組2014年投產(chǎn)，四號機組2015年投產(chǎn)。在建和規(guī)劃中的一、2004年，經(jīng)10多年籌備的廣東的陽江核電站項目也有望在年底通過國家核準，這個規(guī)劃投 資達80億美元、規(guī)劃建設6臺百萬千瓦級機組的全國最大核電項目一期工程將于2006年正式動工。二、2004年7月，位于浙江南部的三門核電站一期工程建設獲得國務院批準。這是繼中國第一

6、 座自行設計、建造的核電站一一秦山核電站之后，獲準在浙江省境內(nèi)建設的第二座核電站。三、2004年11月5日，遼寧省第一座核電廠遼寧紅沿河核電廠的前期工程完成了。其中， 一期工程計劃投資260億元，規(guī)劃建設2臺百萬千瓦級核電機組。一期工程竣工投產(chǎn)后，年發(fā)電量 可滿足兩個中等城市一年的用電需求。工程建設工期為6年。四、江西省計劃投資人民幣400億元建造一座發(fā)電能力約為400萬千瓦的核電廠。根據(jù)規(guī)劃， 核電廠將建于九江市東部、長江南岸的彭澤縣境內(nèi)，該項目將于2008年開工。六、湖南省核電發(fā)展規(guī)劃中的核電項目有望完成”破冰”之旅，目前，省政府已經(jīng)委托湖南五凌水 電開發(fā)有限責任公司就核電項目開展前期的研

7、究規(guī)劃選址等工作，岳陽的華容縣和常德的桃源縣有望 成為規(guī)劃中的核電站廠址。七、2005年在中國最大的電力公司華能牽頭組建下，一個合資能源企業(yè)集團已在山東的威海選 定一座195兆瓦氣冷式核電站的建造地點，這將是全球首個投入商業(yè)運營的“球床”核反應堆。八、浙西核電站，正在選址浙西的龍游、蘭溪、建德等地。九、福建寧德核電站位于福建省寧德市轄福鼎市秦嶼鎮(zhèn)的備灣村。規(guī)劃建設六臺百萬千瓦級壓 水堆核電機組，一次規(guī)劃，分期建設，一期工程擬采用中廣核集團具有自主品牌的CPR1000技術， 建設兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。2006年9月1日，國家發(fā)展改革委同意寧德核電站一期工程 開展前期工作。主體工程計劃于2

8、008年開工，兩臺機組預計于2013年左右建成投入商業(yè)運行。十、寧德核電站的建設將進一步優(yōu)化福建省能源結構，緩解福建省電力緊張局面，福建省經(jīng)濟、 社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，為建設對外開放、協(xié)調(diào)發(fā)展、全面繁榮的海峽西岸經(jīng)濟區(qū)發(fā)揮積極作用。從核電發(fā)展總趨勢來看，我國核電發(fā)展的技術路線和戰(zhàn)略路線早已明確并正在執(zhí)行，當 前發(fā)展壓水堆，中期發(fā)展快中子堆，遠期發(fā)展聚變堆?？傊?，核電發(fā)展的前景一片光明。通過核電廠設備與系統(tǒng)這門課，我學到了很多有關核電廠的知識。核電站的發(fā)展主要經(jīng) 歷了四代核電技術，分別介紹如下： 第一代核電站核電站的開發(fā)與建設開始于上世紀50年代。1954年，前蘇聯(lián)建成電功率為5兆瓦的實 驗性核

9、電站：1957年，美國建成電功率為9萬千瓦的shipping port原型核電站，這些成就 證明了利用核能發(fā)電的技術可行性。國際上把上述實驗性和原型核電機組稱為第一代核電機 組。第二代核電站上世界60年代后期，在實驗性和原型核電機組基礎上，陸續(xù)建成電功率在30萬千瓦的 壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機組，它們在進一步證明核能發(fā)電技術可行性 的同時，使核電的經(jīng)濟性也得以證明。上世紀70年代，因石油漲價引發(fā)的能源危機促進了 核電的大發(fā)展。目前世界上商業(yè)運行的四百多座核電機組絕大部分是在這段時期建成的，習 慣上稱之為第二代核電機組。第三代核電站上世紀90年代，為了解決三里島和切爾諾貝利核電

10、站的嚴重事故的負面影響，世界核 電業(yè)界集中力量對嚴重事故的預防和緩解進行了研究和攻關，美國和歐洲先后出臺了 “先進 輕水堆用戶要求”文件和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”，進一步明確了預防與緩解嚴 重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。國際上通常把滿足URD文件或EUR 文件的核電機組稱為第三代核電機組。對第三代核電機組要求能在2010年前進行商用建造。 第四代核電站2000年1月，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿 大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發(fā)展核能的國家，聯(lián)合組成了 “第四代國際核能論壇” （GIF），于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研

11、究開發(fā)第四代核能技術。根據(jù)設想，第四代核能方案的安全性和經(jīng)濟性將更加優(yōu)越，廢物量極少，無需廠外應急，并具備固有的 防止核擴散的能力。第一代核電站為原型堆，其目的在于驗證核電設計技術和商業(yè)開發(fā)前景； 第二代核電站為技術成熟的商業(yè)堆，目前在運的核電站絕大部分屬于第二代核電站；第三代 核電站為符合URD或EUR要求的核電站，其安全性和經(jīng)濟性均較第二代有所提高，屬于 未來發(fā)展的主要方向之一；第四代核電站強化了防止核擴散等方面的要求，目前處在原型堆 技術研發(fā)階段。下面具體介紹核電站的主要系統(tǒng)。核電站是一個復雜的系統(tǒng)工程，它集中了當代的許多高新技術。為了使核電站能穩(wěn)定、 經(jīng)濟地運行，以及一旦發(fā)生事故是能保

12、證反應堆的安全和放射性物質(zhì)外泄，核電站設置有各 種輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全措施。以壓水堆核電站為例，主要有以下系統(tǒng)：（1）核島的核蒸汽供應系統(tǒng)1）一回路主系統(tǒng)：它包括壓水堆，冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和主管道等。2）化學和容積控制系統(tǒng):它的作用是實現(xiàn)對一回路冷卻劑的容積控制和調(diào)節(jié)冷卻劑中 硼濃度，以控制壓水堆的反應性變化。3）余熱排除系統(tǒng)：又稱停堆冷卻系統(tǒng)，它的作用是在反應堆停堆、裝卸料或維修時， 用以導出燃料元件發(fā)出的余熱。4）安全注射系統(tǒng)：又稱緊急堆冷卻系統(tǒng)，它的作用是在反應堆發(fā)生嚴重事故，如一回 路主系統(tǒng)管道破裂而引起失水事故時為堆心提供應急的和可持續(xù)的冷卻。5）控制、保護和檢測系統(tǒng)：

13、它的作用是為上述四個系統(tǒng)提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對系統(tǒng)進行 控制和保護。（2）核島的輔助系統(tǒng)核島的輔助系統(tǒng)包括以下主要的子系統(tǒng)：6）設備冷卻水系統(tǒng)：它的主要是冷卻所有位于核島內(nèi)帶放射性水的設備。7）硼回收系統(tǒng)：它的主要是對一回路系統(tǒng)的排水進行貯存、處理和檢測，將其分離成 符合一回路水質(zhì)要求的水及濃縮的硼酸溶液。8）反應堆的安全殼及噴淋系統(tǒng)：和蒸汽供應系統(tǒng)大都置于安全殼內(nèi)，一旦發(fā)生事故， 安全殼既可以防止放射性物質(zhì)外泄，又能防止外來的襲擊，如飛機墜毀等;安全殼噴淋 系統(tǒng)則保證事故發(fā)生引起安全殼內(nèi)的壓力和溫度升高時能對安全殼進行噴淋冷卻。9）核燃料的裝換料及貯存系統(tǒng)：它的主要是實現(xiàn)對燃料元件的裝卸料和貯存

14、。10）安全殼及核輔助廠房通風和過濾系統(tǒng)：它的作用是實現(xiàn)安全殼和輔助廠房的通風， 同時防止放射性外泄。柴油發(fā)電機組：它的主作用是為核島提供應急電源。（3）常規(guī)島的系統(tǒng)常規(guī)島的系統(tǒng)與火電廠的系統(tǒng)相似，它通常包括：11）二回路系統(tǒng)：又稱汽輪發(fā)電機系統(tǒng)，它由蒸汽系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組、凝汽器、蒸汽 排放系統(tǒng)、給水加熱系統(tǒng)及輔助給水系統(tǒng)等組成。12）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。13）電氣系統(tǒng)。其實，在核電迅猛發(fā)展的今天，我們最關心的還是核電的安全問題。有的人擔心核電廠 會像核武器一樣發(fā)生爆炸，導致人類的大災難，而有的人擔心核電站的放射性會對我們的身 體健康造成不利的影響。但事實上不然，因為核電站的設計、建造和運行，采用了縱深防御的原 則，從設備上和措施上提供多層次的重疊保護，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：精心設計，精心施工，確保核電站的設備精良。有嚴格的質(zhì)量保證系統(tǒng)，建立周密 的程序，嚴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培訓，使