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核電站介紹及工作原理

來源:中國核電信息網(wǎng) 發(fā)布日期:2012-04-13

1. 什么是核電站

  核電站就是利用一座或若干座動力反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備,鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。目前世界上核電站常用的反應(yīng)堆有壓水堆、沸水堆、重水堆和改進(jìn)型氣冷堆以及快堆等。但用的最廣泛的是壓水反應(yīng)堆。壓水反應(yīng)堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑,它是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型。

2. 核電站工作原理

  核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能,再用處于高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn),電就源源不斷地產(chǎn)生出來,并通過電網(wǎng)送到四面八方。

3. 壓水堆核電站

  以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規(guī)島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體,一回路系統(tǒng),以及為支持一回路系統(tǒng)正常運行和保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機(jī)組及二回等系統(tǒng),其形式與常規(guī)火電廠類似。

4. 沸水堆核電站

  以沸水堆為熱源的核電站。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆,都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費用低和負(fù)荷跟隨能力強(qiáng)等優(yōu)點。它們都需使用低富集鈾作燃料。

  沸水堆核電站系統(tǒng)有:主系統(tǒng)(包括反應(yīng)堆);蒸汽-給水系統(tǒng);反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。

5. 重水堆核電站

    以重水堆為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆,可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑,重水堆分壓力容器式和壓力管式兩類。

    重水堆核電站是發(fā)展較早的核電站,有各種類別,但已實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模推廣的只有加拿大發(fā)展起來的坎杜型壓力管式重水堆核電站。

6. 快堆核電站

    由快中子引起鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)所釋放出來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核電站??於言谶\行中既消耗裂變材料,又生產(chǎn)新裂變材料,而且所產(chǎn)可多于所耗,能實現(xiàn)核裂變材料的增殖。

    目前,世界上已商業(yè)運行的核電站堆型,如壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆等都是非增殖堆型,主要利用核裂變?nèi)剂?,即使再利用轉(zhuǎn)換出來的钚-239等易裂變材料,它對鈾資源的利用率也只有1%—2%,但在快堆中,鈾-238原則上都能轉(zhuǎn)換成钚-239而得以使用,但考慮到各種損耗,快堆可將鈾資源的利用率提高到60%—70%。

7. 世界上目前建造核電站情況

    核電自50年代中期問世以來,目前已取得長足的發(fā)展。到1999年中期,世界上共有436座發(fā)電用核反應(yīng)堆在運行,總裝機(jī)容量為350676兆瓦。正在建造的發(fā)電反應(yīng)堆有30座,總裝機(jī)容量為21642兆瓦。

    目前世界上有33個國家和地區(qū)有核電廠發(fā)電,核發(fā)電量占世界總發(fā)電量的17%,其中有十幾個國國家和地區(qū)核電發(fā)電量超過各種的總發(fā)電量的四分之一,有的國家超過70%。據(jù)資料估計,到2005年核電廠裝機(jī)容量將達(dá)到388567兆瓦。

8. 核電站在設(shè)計上所采取的安全措施

    為了確保壓水反應(yīng)堆核電廠的安全,從設(shè)計上采取了所能想到的最嚴(yán)密的縱深防御措施。

四重屏障:

  為防止放射性物質(zhì)外逸設(shè)置了四道屏障:

  1.裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)90%滯留于燃料芯塊中;

  2.密封的燃料包殼;

  3.堅固的壓力容器和密閉的回路系統(tǒng);

  4.能承受內(nèi)壓的安全殼。

多重保護(hù):

  在出現(xiàn)可能危及設(shè)備和人身的情況時,

  1.進(jìn)行正常停堆;

  2.因任何原因未能正常停堆時,控制棒自動落入堆內(nèi),實行自動緊急停堆;

  3.如任何原因 控制棒未能插入,高濃度硼酸水自動噴入堆內(nèi),實現(xiàn)自動緊急停堆。

9. 核電廠在管理方面采取的安全措施

    核電廠有著嚴(yán)密的質(zhì)量保證體系,對選址、設(shè)計、建造、調(diào)試和運行等各個階段的每一項具體活動都有單項的質(zhì)量保證大綱。

    另外,還實行內(nèi)部和外部監(jiān)查制度,監(jiān)督檢查質(zhì)量保證大綱的實施情況和是否起到應(yīng)有的作用。另外對參加核電廠工作的人員的選擇、培訓(xùn)、考核和任命有著嚴(yán)格的規(guī)定。領(lǐng)取操縱員執(zhí)照,然后才能上崗,還要進(jìn)行定期考核,不合格者將被取消上崗資格。

10. 核電廠發(fā)生自然災(zāi)害時,它能安全停閉

    在核電廠設(shè)計中,始終把安全放在第一位,在設(shè)計上考慮了當(dāng)?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的最嚴(yán)重的地震、海嘯、熱帶風(fēng)暴、洪水等自然災(zāi)害,即使發(fā)生了最嚴(yán)重的自然災(zāi)害,反應(yīng)堆也能安全停閉,不會對當(dāng)?shù)鼐用窈妥匀画h(huán)境造成危害。

    在核電廠設(shè)計中甚至還考慮了廠區(qū)附近的堤壩坍塌、飛機(jī)附毀、交通事故和化工廠事故之類的事件,例如一架噴氣式飛機(jī)在廠區(qū)上空墜 毀,而且碰巧落到反應(yīng)堆建筑物上,設(shè)計要求這時反應(yīng)堆還是安全的。

11. 核電站的縱深防御措施

    核電站的設(shè)計、建造和運行,采用了縱深防御的原則,從設(shè)備上和措施上提供多層次的重疊保護(hù),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(shè)計,精心施工,確保核電站的設(shè)備精良。有嚴(yán)格的質(zhì)量保證系統(tǒng),建立周密的程序,嚴(yán)格的制度和必要的監(jiān)督,加強(qiáng)對核電站工作人員的教育和培訓(xùn),使人人關(guān)心安全,人人注意安全,防止發(fā)生故障。

  第二道防線:加強(qiáng)運行管理和監(jiān)督,及時正確處理不正常情況,排除故障。

  第三道防線:設(shè)計提供的多層次的安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng),防止設(shè)備故障和人為差錯釀成事故。

  第四道防線:啟用核電站安全系統(tǒng),加強(qiáng)事故中的電站管理,防止事故擴(kuò)大。

  第五道防線:廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計劃,努力減輕事故對居民的影響。 有了以上互相依賴相互支持的各道防線,核電站是非常安全的。

12.核電站廢物嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn),對人民生活不會產(chǎn)生有害影響

    核電廠的三廢治理設(shè)施與主體工程同時設(shè)計,同時施工,同時投產(chǎn),其原則是盡量回收,把排放量減至最小,核電廠的固體廢物完全不向環(huán)境排放,放射性液體廢物轉(zhuǎn)化為固體也不排放;像工作人員淋浴水、洗滌水之類的低放射性廢水經(jīng)過處理、檢測合格后排放;氣體廢物經(jīng)過滯留衰變和吸附,過濾后向高空排放。

    核電廠廢物排放嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn),而實際排放的放射性物質(zhì)的量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

 

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