核电站工作原理

核电站工作原理 核电站 简单地说 核电站是利用原子核裂变所释放的的能量产生电能的发电站。 也可以说是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。 核电站一般分为两部分: 利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统)。 核电站使用的燃料一般是放射性重金属:铀、钚。 现在使用最普遍的民用核电站大都是压水反应堆核电站，它的工作原理是:用铀制成的核燃料在反应堆内进行裂变并释放出大量热能;高压下的循环冷却水把热能带出，在蒸汽发生器内生成蒸汽，推动发电机旋转。 反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。 目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等。但用的最广泛的是压水反应堆。压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。 核电站工作原理 核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。 核电站的结构 它是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。 按反应堆的不同核电站可分为; 压水堆核电站 以压水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统，其形式与常规火电厂类似。 沸水堆核电站 以沸水堆为热源的核电站。沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。它们都需使用低富集铀作燃料。 沸水堆核电站系统有:主系统(包括反应堆);蒸汽给水系统;反应堆辅助系统等。 重水堆核电站 以重水堆为热源的核电站。重水堆是以重水作慢化剂的反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重水作冷却剂，重水堆分压力容器式和压力管式两类。 重水堆核电站是发展较早的核电站，有各种类别，但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。 快堆核电站 由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能的核电站。快堆在运行中既消耗裂变材料，又生产新裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变材料的增殖。 核电站除了关键设备——核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电 站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。 主泵 如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。 稳压器 又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用;在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压;当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。 蒸汽发生器 它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。 安全壳 用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。 汽轮机 核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。 危急冷却系统 为了应付核电站一回路主管道破裂的极端失水事故的发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由注射系统和安全壳喷淋系统组成。一旦接到极端失水事故的信号后，安全注射系统向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可缓解事故后果，限制事故蔓延。 在核电厂中，始终把安全放在第一位，在设计上考虑了当地可能出现的最严重的地震、海啸、热带风暴、洪水等自然灾害,即使发生了最严重的自然灾害,反应堆也能安全停闭，不会对当地居民和自然环境造成危害。 核电站的纵深防御 核电站的设计、建造和运行，采用了纵深防御的原则，从设备上和措施上提供多层次的重叠保护，确保放射性物质能有效地包容起来不发生泄漏。纵深防御包括以下五道防线: 第一道防线:精心设计，精心施工，确保核电站的设备精良。有严格的质量保证系统，建立周密的程序，严格的制度和必要的监督，加强对核电站工作人员的教育和培训，使人人关心安全，人人注意安全，防止发生故障。 第二道防线:加强运行管理和监督，及时正确处理不正常情况，排除故障。 第三道防线:设计提供的多层次的安全系统和保护系统，防止设备故障和人为差错酿成事故。 第四道防线:启用核电站安全系统，加强事故中的电站管理，防止事故扩大。 第五道防线:厂内外应急响应，努力减轻事故对居民的影响。 有了以上互相依赖相互支持的各道防线，核电站是非常安全的。 秦山核电站 浙江嘉兴的秦山核电站位于杭州湾畔，一期工程是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。 大亚湾核电站 广东深圳的大亚湾核电站1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两台单机容量为984MWe压水堆反应堆机组先后投入商业营运。 田湾核电站 田湾核电站位于江苏省连云港市连云区田湾，厂区按4台百万千瓦级核电机组规 划，并留有再建2至4台的余地。一期建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组，设计寿命40年，年平均负荷因子不低于80,，年发电量为140亿千瓦时。工程于1999年10月20日正式开工，单台机组的建设工期为62个月,分别于2004年和2005年建成投产。 岭澳核电站 岭澳核电站一期工程于1997年5月开工建设。它位于广东大亚湾西海岸大鹏半岛东南侧。岭澳核电站是“九五”期间我国开工建设的基本建设项目中最大的能源项目之一。岭澳核电站(一期)拥有两台百万千瓦级压水堆核电机组，2003年1月全面建成投入商业运行，2004年7月16日通过国家竣工验收。 我国首个在海岛上建设核电站2008年2月18日正式动工被正式列入《国家核电中长期发展规划(2005—2020年)》中的福建宁德核电站2月18日正式动工。 项目位于福建省宁德市辖福鼎市秦屿镇的备湾村，濒临东海，南距福州143公里，北距温州113公里，是我国第一个在海岛上建设的核电站。 据介绍，宁德核电站一期四台百万千瓦级机组工程总投资为512亿元，是福建省有史以来最大的能源投资项目，由广东核电投资有限公司、大唐国际发电股份有限公司、福建煤炭工业(集团)有限责任公司共同投资建设。一期四台机组定位为核电第二代加改进，综合国产化率达到75%，具有国际同类型在役核电站的先进水平。 今年2月开工建设一、二号机组，一号机组2012年投产，二号机组2013年投产;计划三号机组2014年投产，四号机组2015年投产。 核电站优点 1、核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。 2.、核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 3.、核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。 4、核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。 5、核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。 核电站缺点 1、核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。 2、核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。 3、核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。 4、核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。 5、兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。 6、核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。