新能源发电与控制技术第2版课件作者惠晶第8章节_核能发电与应用技术.ppt

主要内容 我国第一座实验性反应堆是在1954年6月建成投入运行的，我国自行设计研制、建造的秦山核电站已经运行发电了；广东大亚湾电站第一期工程也已建成，并运行发电了，全部建成后年发电量可达100亿度. 因为铀核裂变有放射性污染，因而建设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以保证核电站的安全运行.我国对核电站的安全非常重视，有专门负责安全监督的核安全局，保证核能的安全应用. 我国核电的发展 尚辅网 / 第8章 核能发电与应用技术 第8章 核能发电与应用技术 核能的形式及其利用 8.1 核反应原理及反应装置 8.2 核能发电技术与发电设备 8.3 核电站的运行与监控系统 8.4 核能发电的经济技术性评价 8.5 8.1 核能的形式及其利用 核能包括核裂变能、核聚变能、核素衰变能等。其中主要的核能形式为核裂变能和核聚变能。核裂变能是重元素(铀或钍等)在中子的轰击下，原子核发生裂变反应时放出的能量；核聚变能是轻元素(氘和氚)的原子核发生聚变反应时放出的能量。 8.1.1 核能的主要形式 核裂变能 某些重核原子如 等，在热中子的轰击下，原子核发生裂变反应，产生质量相差不多的两种核素和几个中子，并释放出大量的能量。以 为例: 据测算，1kg 全部裂变后释放出的能量，相当于 燃烧放出的化学能。 标准煤完全 核裂变能 在不加控制的链式反应中，从一个原子核开始裂变放出中子，到该中子引发下一代原子核的裂变，只需一纳秒（10-9s）时间。在非常短的时间以及有限空间内，核裂变所放出巨大的能量必然会引起剧烈地爆炸。原子弹就是根据这种不加控制的链式反应的原理制成的。通过链式反应的控制，使核裂变能缓缓地释放出来，可用于直接供热或发电等。核裂变电站就是利用可控核裂变来发电的。 核聚变能 核聚变是由两个或多个轻元素的原子核，如氢的同位素氘( ) 或氚( ) 的原子核，聚合成一个较重的原子核的过程。在 这个过程中， 由于某些轻元素如氘在聚变时质量亏损较核裂变 反应时大，根据 ，核聚变反应将会放出更多的能量。 核能发电的特点 1 能量的高度集中。利用核能可以大大减少燃料开采、运输和贮存的困难及费用。 2 铀资源丰富。能提供的能量已大大超过全球可用的煤炭、石油和天然气储量之和。 8.1.1 核能的和平利用 核技术最初被作为现代化武器在国防军事领域所使用，如原子弹、氢弹。而后，随着社会的发展陆续开始在工业、农业、医学等诸多领域广泛应用。如利用核能直接为工厂或家庭取暖供热、核能发电、海水淡化、氢燃料的制备、航天器用的热电转换型同位素空间电池(利用核素衰变热发电)、 心脏起博器或军用微机械用同位素电池(辐射伏特效应)、食品辐照、食品和器具的消毒等。 8.2 核反应原理及反应装置 8.2.1 核反应堆原理 核电站是利用核裂变反应释放出的能量来发电的工厂。它是通过冷却剂流过核燃料元件表面，把裂变产生的热量带出来，再产生蒸汽，推动汽轮发电机组发电。 压水堆核电站工作原理 8.2 海洋能的分类与利用 8.2.2 核反应堆装置 几种主要的核电堆型 a）压水堆 b）沸水堆 c）重水堆 反应堆 核反应堆装置由堆芯、冷却系统、中子慢化系统、中子反射层、控制与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。 8.3 核能发电技术与发电设备 压水堆全称为加压轻水慢化冷却反应堆。压水堆核电厂的反应堆采用普通高纯水作慢化剂和冷却剂，低富集度的二氧化铀为燃料，为了把反应堆的出口水温提高到300℃左右，必须将压力提高到14～16MPa左右，以防止沸腾。所以称这种类型的反应堆为加压水反应堆，简称压水堆。压水堆结构图如下图所示。 压水堆结构图 在压水堆核电厂中，反应堆进行核裂变。将核能转化成热能，水作为冷却剂流经堆芯将堆内释放的热量通过反应堆冷却剂管道传到蒸汽发生器，在那里传递给二次侧的给水(二回路工质)，使其成为饱和蒸汽。 冷却剂在蒸汽发生器中被冷却后由主冷却剂泵打回反应堆重新加热，形成一个封闭的吸热和放热的循环流动过程，这个循环回路称为一回路，也是核蒸汽供应系统的主要部分，其功能是冷却堆芯并带走热量。 由于一回路的主要设备是反应堆，所以通常将一回路及其辅助系统和厂房统称为核岛（NI）。 核能发电实际是核能→热能→机械能→电能的能量转换过程。其中热能→机械能→电能的能量转换过程与常规火力发电厂的工艺过程基本相同，只是设备的技术参数略有不同。核反应堆的功能相当于常规火电厂的锅炉系统，只是由于流经堆芯的反应堆冷却剂带有放射性，不宜直接送入汽轮机，所以压水堆核电厂比常规火电厂多一套动力回路。 1 2 压水堆核电厂 系统构成 核岛系统 常规岛系统 一回