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核电站知识讲座杜圣华 上海核工程研究设计院 2003年2月 内容目录 概述 第一章　原子核反应堆 第二章　核电站动力装置 第三章　核电站的控制和运行 第四章　核电站安全措施 第五章　核电站三废处理及环境保护 第六章　核电站厂房布置 概　述 一、世界核电发展动向 二、我国核电发展现状和展望 三、核电站优越性 一、世界核电发展动向 　　核能发电作为一种新型的能源，发展迅速，到2002年底世界上已有30多个国家和地区建成约460余座核电站，发电容量约为4亿千瓦。正在建造中约有40座，计划建造的约有100座，全部建成装机容量将近5亿千瓦，约占当时世界发电量的20%，目前约占16%。 第一章　原子核反应堆 一、原子结构 二、核的结合能 三、放射性同位素衰变 四、原子核反应 五、原子核裂变 六、临界条件 七、反应堆燃烧过程 八、反应堆内热量传递过程 九、反应堆结构 第二章　核电站动力装置 　　将原子核裂变释放的核能转变为电能的系统和设备，通常称为核电站。原子核能反应堆类型不同，核电站的系统、设备也有所差异，所以下面仍以压水反应堆为便，介绍核电站的工作原理。 　　压水堆核电站主要由原子核反应堆、一回路系统、二回路系统及其他辅助系统和设备组成。其流程原理见图3-1。一回路系统是将核裂变能转化为水蒸汽的热能装置。它由反应堆、主循环泵（即主泵）、稳压器、蒸汽发生器以及相应的管道等组成。 （5）冷却剂流量保护　如果反应堆运行在满功率状态下，功率维持不变，但冷却剂流量由于某种原因下降，这时堆芯温度升高，可能导致反应堆烧毁，应该马上停堆。低流量整定值一般约为85%额定流量。 （6）主泵供电低频率和低电压保护　显然，主泵供电电源发生低频率或低电压，均会导致冷却剂流量降低。低频保护整定值一般定为?46赫左右，而低压保护整定值一般为?70%额定电压。 2. 起动保护 　　在反应堆起动或由低功低升至高功率的过程中，可能由于误操作，提棒过急等原因造成功率变化速度太快，引起超温和超功率。所以应该限制反应堆反应堆功率提升速度也有限制。因此，反应堆周期过短，也应停堆。短周期整定值一般为10－20秒。 （2）高通量低值保护　在反应堆功率变化过程中，由于功率提升速度太快可能造成中子通量过，烧毁堆芯。因此在启动时规定了几个极限值，以保护堆芯安全。这些极限值大致是，源量程和中间量程中子通量取≤25%额定功率；功率量程中子通量（低定值）取≤25%额定功率。 3. 停堆保护 　　反应堆在功率运行期间，安全棒处在完全抽出位置，调节棒是插入堆芯的。如果冷却剂中硼浓度稀释，调节棒必然下插。为了保证调节棒有足够的停堆反应性余量（即停堆反应性贮备），必须限制调节棒的下插深度。停堆反应性贮备由下式计算： 式中：K13，K14－－常数； 　　c－－可调偏移； 　　Tref－－无载冷却剂平均温度。 　　由（6－60）可见，停堆反应性贮备是功率和平均温度的线性函数。当计算得到的z低于给定的z0时，发出“低”或“低－低”报警，以便手动或自动地向冷却剂中注入硼酸。“低”报警是警告运行人员调节棒已经插入到接近停闭反应堆状态；而“低－低”报警则要求采取紧急措施迅速手动或自动地向冷却剂中加硼。 4. 其他快速停堆保护 （1）稳压器高水位保护　如果稳压器内水位高达92%满量程，则可能造成稳压器的安全阀泄水，这时需要把反应堆停下来。 （2）蒸汽发生器低水位保护　如果蒸汽发生器水位降低，说明蒸汽发生器产生了给水流量故障。在这种情况下反应堆产生的热量净不可能及时地送出，因此使堆芯温度逐渐升高，甚至发生烧毁事故。所以当蒸汽发生器水位低于某值时，便发出停堆信号。这种保护是用蒸汽与给水流量偏差和蒸汽发生器水位符合停号控制。 三、二回路系统及主要设备 （一）系统的功用和组成 　　二回路主系统的主要功用是将蒸汽发生器产和的饱和蒸汽供汽轮发电机组作功发电和供电站其他辅助设备使用。 　　二回路系统主要由饱和蒸汽轮机、发电机、冷凝器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、中间汽水分离再热器和相应的仪表、阀门、管道等设备组成。此外，还有主蒸汽排放系统、循环冷却水系统、控制保护系统、润滑油系统等辅助系统。其中大部分设备与火电站差不多，故不详细介绍，下面主要介绍核电站汽轮和发电机的特点。图3－15　秦山一期二回路热力系统 （二）饱和蒸汽汽轮机组 　　压水堆核电站的汽轮机与火电站汽轮机在原理上没有什么差别，只是由于反应堆冷却剂温度的限制（压水堆平均出口温度一般小于330℃）只能产生压力较低（4.9-7.35兆帕）的饱和蒸汽或微过热蒸汽（过热度20－30℃）。与火电站的高参数汽轮机相比，蒸汽的可用焓降仅为它的65%，汽耗约大一倍。在冷凝器内的相同背压下，排气容积流量约大60－70%，因此核电站的饱和蒸汽汽轮机与火电站