02章 压水堆核电厂.pptVIP

第2章 压水堆核电厂 基本知识 核电站 核电站是利用核分裂(Nuclear Fission)或核融合(Nuclear Fusion)反应所释放的的能量产生电能的发电厂。 目前商业运转中的核能发电厂都是利用核分裂反应而发电。 核电站主要分为两部分： 核岛：利用原子核裂变生产蒸汽的部分（包括反应堆装置和一回路系统） 常规岛：利用蒸汽发电的部分（包括汽轮发电机系统）。 燃料 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。 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。 一些核燃料的基本定义 1、核燃料：在反应堆中使用的裂变物质及可转换物质称为核燃料。 核燃料中必须是： ①含有铀-235、铀-233、钚-239三种易裂变核素中的一种或二种； ②能够产生裂变并释放裂变能。 2、易裂变核素：任何能量的中子都能引起核裂变的核素称为易裂变核素，如铀-235、铀-233，钚-239三种核素。 3、可转换核素：由于能量大于1MeV以上的中子能够引起铀-238，钍-232转化，所以称这两种核素为可裂变核素。铀-238，钍-232可分别转化为钚-239及铀-233所以又将它们称为可转化核素。 4、一次核燃料和二次再生核燃料：在三种易裂变核素中，由于铀-235是存在于天然矿物中的，所以叫一次核燃料。而铀-233和钚-239是用人工方法制造得到的，所以又称为二次再生核燃料。 慢化剂 慢化剂，又称中子减速剂。在一般情况下，可裂变核发射出的中子的飞行速度比被其它可裂变核的捕获的中子速度要快，因此为了产生链式反应，就必须要将中子的飞行速度降下来，这时就会使用中子减速剂 对慢化剂的要求是对中子有较高的散射截面和低的吸收截面。 石墨中的碳元素，以及水中的氢元素都能起到慢化作用。 通常用于热中子反应堆慢化剂的有三种材料 轻水（H2O） 轻水是含氢物质，慢化能力大，价格低廉，但吸收截面较大，对金属有腐蚀作用，易发生辐照分解。 重水（氘，D2O） 重水的吸收截面小，并可发生（ γ，n ）反应而为链式反应提供中子；缺点是价格昂贵，还要细心防止泄漏损失、污染和与氢化物发生同位素交换。 石墨 石墨吸收截面稍大于重水， 但价格便宜，又是耐高温材料，可用于非氧化气氛的高温堆中。 铍、碳氢化合物等。 铍的慢化能力比石墨好，用它作慢化剂可缩小堆芯尺寸，但铍有剧毒 、价格昂贵、易产生辐照肿胀，故使用受到限制。 反应堆 沸水堆（Boiling Water Reactor，缩写为BWR ） 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。 压水堆（Pressurized Water Reactor，缩写为PWR ） 压水反应堆利用轻水（普通水H2O）作为冷却剂和中子慢化剂。 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。 反应堆 重水堆（Heavy Water Reactor，缩写为HWR ） 以重水作慢化剂的反应堆。重水的中子吸收截面小，慢化性能好，中子利用率高，故可以直接利用天然铀作为核燃料。 快堆（Fast Reactor，缩写为FR） 由快中子引起裂变的反应堆。即引起裂变的初级中子的平均能量100Kev。就用途而言，一般情况下快堆不仅用于动力发电，也用于增殖，将可裂变核素转化成易裂变核素，如铀-238转化为钚-239，故又称快增殖堆（fast breeder reactor)。快堆一般采用液态金属钠作载热剂，故又称钠冷快堆（sodium-cooled fast reactor）。 目前，世界上已商业运行的核电站堆型，如压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂变燃料，即使再利用转换出来的钚-239等易裂变材料，它对铀资源的利用率也只有1~2％，但在快堆中，铀-238原则上都能转换成钚-239而得以使用，但考虑到各种损耗，快堆可将铀资源的利用率提高到60~70％。 反应堆的分类 2.1 概述 核电站工作原理 压水堆核电站构成 核岛：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 反应堆 蒸汽发生器 主蒸汽管 燃料厂房 废燃料池 相应系统与设备 常规岛 主要包括汽轮机组、二回路系统及发电机等，其形式与常规火电厂类似。 配套系统 核岛系统 一回路主系统 由反应堆、主泵、稳压器、蒸汽发生器和相应管道组成。 反应堆外壳是一个耐高压容器，通常称为压力容器