核能课件PPT.ppt

核能 20世纪50年代美苏等工业发达国家在进行核军备竞赛的同时,也竞 相发展核电站,前苏联于1954年建成的电功率仅五千千瓦的试验性的第一所 原子能电站和美国于1957年建成的电功率为九万千瓦的希平港原型核电站 等证明了利用核能发电的技术可行性,国际上把这些试验性和原型核电机组 称为第一代核电机组。在这些机组取得的经验的基础上,20世纪60年代中期 以来陆续建成了一些电功率在30万千瓦以上的如压水堆、沸水堆、重水堆 等核电机组。不仅进一步证明了核能发电的技术可行性,而且也证明了核电 的经济性,即在经济上能与火电、水电相竞争。 20世纪70年代因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展,当时核电 发展的速度远大于火电和水电,目前世界上正在商业运行发电的四百多座核 电机组,绝大部分是在这段时期建成的,称为第二代核电机组. 目前,国际上开 发的第三代核电堆型都是热中子堆,如压水堆、沸水堆、高温气冷堆;因为目 前还只有热中子堆能有把握在近期实现商用化,我国第三代核电的堆型是电 功率百万千瓦以上的压水堆. 热中子反应堆，它是用慢化剂把快中子速度降低，使之成为热中子（或称慢中子），再利用热中子来进行链式反应的一种装置。由于热中子更容易引起铀－235等裂变，这样，用少量裂变物质就可获得链式裂变反应。慢化剂是一些含轻元素而又吸收中子少的物质，如重水、铍、石墨、水等。热中子堆一般都是把燃料元件有规则地排列在慢化剂中，组成堆芯。链式反应就是在堆芯中进行的。 反应堆必须用冷却剂把裂变能带出堆芯。冷却剂也是吸收中子很少的物质。热中子堆最常用的冷却剂是轻水（普通水）、重水、二氧化碳和氦气。 自从核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆、重水堆和石墨汽冷堆。 轻水堆又分为压水堆和沸水堆 。 压水堆：高压冷却剂送入反应堆，一般冷却剂保持在120～160个大气压。在高压情况下，冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化。冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽 。 沸水堆核电站工作流程是：冷却剂（水）从堆芯下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从燃料棒那里得到了热量，使冷却剂变成了蒸汽和水的混合物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，将分离出的蒸汽来推动汽轮发电机组发电。 重水堆按其结构型式可分为压力壳式和压力管式两种。 压力管式重水堆主要包括重水慢化、重水冷却和重水慢化、沸腾轻水冷却两种反应堆。这两种堆的结构大致相同。 重水堆的突出优点是能最有效地利用天然铀。由于重水慢化性能好，吸收中子少，这不仅可直接用天然铀作燃料，而且燃料烧得比较透。重水堆比轻水堆消耗天然铀的量要少，如果采用低浓度铀，可节省天然铀38%。在各种热中子堆中，重水堆需要的天然铀量最小。此外，重水堆对燃料的适应性强，能很容易地改用另一种核燃料。它的主要缺点是，体积比轻水堆大。建造费用高，重水昂贵，发电成本也比较高。 石墨气冷堆核电站 所谓石墨气冷堆就是以气体（二氧化碳或氦气）作为冷却剂的反应堆。这种堆经历了三个发展阶段，产生了三种堆型：天然铀石墨气冷堆、改进型气冷堆和高温气冷堆。 天然铀石墨气冷堆 是天然铀作燃料，石墨作慢化剂，二氧化碳作冷却剂的反应堆。 高温气冷堆 是石墨作为慢化剂，氦气作为冷却剂的堆。它的简单工作过程是，氦气冷却剂流过燃料体之间，变成了高温气体；高温气体通过蒸汽发生器产生蒸汽，蒸汽带动汽轮发电机发电。 高温气冷堆有特殊的优点：由于氦气是惰性气体，因而它不能被活化，在高温下也不腐蚀设备和管道；由于石墨的热容量大，所以发生事故时不会引起温度的迅速增加；由于用混凝土做成压力壳，这样，反应堆没有突然破裂的危险，大大增加了安全性；由于热效率达到40%以上，这样高的热效率减少了热污染。但是高温气冷堆技术较复杂。 2000年1月,在美国能源部的倡议下,10个有意发展核能利用的国家派专家联合组成了“第四代国际核能论坛”(generationⅣ nuclear Energy International Forum,简称GIF),于2001年7月签署了合约(Charter),约定共同合作研究开发第四代核能系统(GenⅣ)。这10个国家是:美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷。第四代核能系统开发的目标是到2030年或更早的时间里创新地开发出新一代核能系统,使其在安全性、经济性、可持续发展性、防核扩散以及防恐怖袭击等方面都有显著的先进性和竞争能力;它不仅要考虑用于发电或制氢等的核反应堆装置,还应把核燃料循环也包括在内,组成完整的核能利用系统。 GIF在2002年5月巴黎举行的研讨会上,