核電站基礎(chǔ)知識課件

1、2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件1 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件2 1.核燃料 天然的或人造的某些重原子核(如 U235、Pu239) 在受到中子撞擊時裂變并放出大量能量 天然的鈾礦中 U235 的含量不足 1%，應(yīng)先把它濃 縮成 U235 含量達(dá) 3%以上的核燃料 一般壓水堆核電站采用 U235 富集度達(dá) 3%的陶瓷 型 UO2作燃料 核燃料被制造成芯塊后裝入元件包殼 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件3 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件4 2.裂變反應(yīng)裂變反應(yīng) 裂變反應(yīng)是可裂變重核裂變成兩個中等質(zhì)量核并放 出能量的反應(yīng)，包括用中子轟擊引起的裂變和自發(fā) 裂變。 有意義的是指

2、用中子轟擊某些可裂變原子核時，引 起重原子核發(fā)生裂變的一種反應(yīng)。 在裂變過程中有大量能量釋放出來，且伴隨著放出 若干個次級中子，這是最重要的一種核反應(yīng)。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件5 對核裂變反應(yīng)，一般可用反應(yīng)式來描述： U+nX1+X2+n+E 其中用 U表示可裂變核，n表示中子，X1及 X2 分別代表兩個裂變碎片核，表示為每次裂變放出 的次級中子平均數(shù)，E 表示每次裂變過程中所釋放 的能量。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件6 3.鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng) 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件7 4.反應(yīng)堆反應(yīng)堆 核反應(yīng)堆是實現(xiàn)原子核可控鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的一種裝 置。1942年美

3、國首次建成了反應(yīng)堆。五十年代初， 美國和蘇聯(lián)又相繼建成了核電站。從那以后，反應(yīng) 堆在許多國家和地區(qū)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件8 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件9 5.核電站的特點 核燃料的利用為人類開辟了一種新能源。目前世界 上這種新能源的開發(fā)已經(jīng)具有一定規(guī)模，并顯示出 強大的生命力。 與煤、石油、天然氣等有機燃料相比，核燃料有許 多優(yōu)點。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件10 首先，由于核燃料比同樣質(zhì)量的有機燃料的熱值 要大得多，所以核動力需要的燃料數(shù)量少，可以 節(jié)省大量的運輸力量。這個優(yōu)點對于缺少有機燃 料的地方是很有吸引力的。 其次，核電站不

4、像火電站那樣，每天排放出大量 的煙塵、二氧化硫等有害氣體，以及大量固體廢 渣。 核電站基建投資大，燃料費用也相當(dāng)可觀，但其 運行費用比較低。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件11 6.壓水堆核電站主要流程壓水堆核電站主要流程 核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量由冷卻劑傳到蒸汽發(fā)生器，加 熱二次側(cè)的給水，產(chǎn)生飽和蒸汽。 蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入汽輪 機，驅(qū)動汽輪機做功。 與汽輪機轉(zhuǎn)子同軸相聯(lián)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁 場，在發(fā)電機定子線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流，向 外電網(wǎng)輸送。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件12 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件13 7.7.壓水堆核電廠與化石燃料電廠壓水

5、堆核電廠與化石燃料電廠 反應(yīng)堆臨界是核電廠運行特點之一 核電廠反應(yīng)堆內(nèi)產(chǎn)生和積累有大量放射性物質(zhì) 相當(dāng)可觀的堆芯剩余釋熱 核電廠系統(tǒng)、設(shè)備復(fù)雜 使用飽和蒸汽 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件14 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件15 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件16 8.核電站的控制 反應(yīng)堆的控制 一般采用控制棒和可溶性化學(xué)毒物來控制堆芯的反 應(yīng)性,以便能方便地實現(xiàn)反應(yīng)堆啟動、改變功率、停止 和緊急停堆。 控制棒分停堆棒和調(diào)節(jié)棒二種，停堆棒用于停閉反 應(yīng)堆，調(diào)節(jié)棒用于啟動、停閉反應(yīng)堆及調(diào)節(jié)功率。控 制棒內(nèi)吸收體的主要成份是銀銦鎘合金組成，對 熱中子和超熱中子都有很好的吸收作用。

6、 可溶性毒物一般采用硼酸，濃度可以調(diào)節(jié)，對熱中 子有良好的吸收作用。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件17 其它控制系統(tǒng) 穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng) 通過電加熱器和噴霧來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定主系統(tǒng)壓 力。 穩(wěn)壓器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)主系統(tǒng)的水裝量。 蒸汽發(fā)生器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)二次側(cè)熱阱水位。 主蒸汽旁路排放系統(tǒng) 汽輪發(fā)電機甩負(fù)荷時，將多余的蒸汽排向冷凝 器，避免主蒸汽管道超壓。 此外，汽輪發(fā)電機調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)負(fù)荷。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件18 9.9.核電廠工況分類核電廠工況分類 正常運行和運行瞬態(tài) 1. 穩(wěn)態(tài)和停堆運行 2. 帶有允許偏差運行 3. 運行試驗 中等頻度事件(發(fā)生概率:110

7、-2次/堆*年) 稀有事件(發(fā)生概率:10 -210-4 次/堆*年) 極限事故(發(fā)生概率:10-410-6次/堆*年) 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件19 10.核電站的運行 核電站的運行工況主要分為正常運行、異常運行、事 故運行三個方面： 正常運行 包括核電站的啟動、停止、功率運行、換料及帶有 允許偏差的運行。 異常運行 某些系統(tǒng)、設(shè)備的異常導(dǎo)致核電站處于偏離正常運 行狀態(tài)，這些異常雖不致于直接引起停堆或?qū)ＴO(shè)安全設(shè)施 動作，但如不及時處理，可能會引起事故。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件20 事故運行 對于引起停堆和專設(shè)安全設(shè)施動作的事故,核電站通 過驅(qū)動反應(yīng)堆停堆,以終止核裂

8、變能量繼續(xù)產(chǎn)生,并通過向 堆芯提供應(yīng)急冷卻水,以導(dǎo)出堆芯余熱,保證三道安全屏障 的完整性,必要時也可以提供應(yīng)急電源,供安全設(shè)備使用,以 保證核電站安全。 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件21 11.壓水堆核電站滿功率運行時主要參數(shù) 主冷卻劑系統(tǒng)平均溫度302C 主冷卻劑系統(tǒng)壓力15.2MPa 堆芯出口冷卻劑溫度320C 燃料芯塊最高溫度1880C 主冷卻劑流量2*14000T/H 主蒸汽流量2*1070T/H 主蒸汽壓力5.4MPa 發(fā)電機功率300MW 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件22 12.核電站的安全保障 核電站的三道安全屏障 燃料元件包殼 一回路壓力邊界 安全殼 此外，核電站都有完善的應(yīng)急響應(yīng)計劃，以處理 事故和疏散人員，可視為第四道安全屏障 2021-8-10核電站基礎(chǔ)知識課件23 核電站的保護(hù)系統(tǒng)和安全設(shè)施核電站的保護(hù)系統(tǒng)和安全設(shè)施 停堆保護(hù)系統(tǒng) 由一些對反應(yīng)堆安全密切相關(guān)的設(shè)備和參數(shù)給出停堆 保護(hù)信號,當(dāng)這些參數(shù)超過整定值時,驅(qū)使反應(yīng)堆停堆 專設(shè)安全設(shè)施