核电站反应堆类型.docx

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1、核电站反应堆类型目录1 .前言12 .核电站类型22. 1.压水堆核电站23. 2.沸水堆核电站24. 3.重水堆核电站25. 4.快中子增殖反应堆23.工作特点33. 1.优点33. 2.缺点36. 3.综述34.发展历程44.1. 第一代核电站一一证明了利用核能发电的技术可行性44. 2.第二代核电站一一证明经济上的可行性54. 3.第三代核电站一一更安全、更高功率67. 4.第四代核能系统一一核能长远发展71.前言核电站的种类有许多，通常用反应堆中用来降低中子运动速度的慢化剂对反应堆的类型进行命名：1）用轻水伸2。）做慢化剂的反应堆叫轻水堆；2）用重水（D2O,DeuteriumOXid

2、e）做慢化剂的叫重水堆；3）用石墨慢化剂的叫石墨堆。此外，轻水堆又可以按照反应堆内水的状态分为沸水堆和压水堆：1）沸水堆中水的状态是沸腾形式；2）而压水堆则是对水加以高压而使高温水保持液态。同时除了以上几种，还有不对中子进行慢化的核反应堆叫做快中子增殖堆，简称快堆。这些不同种类的核电站除了中子的速度不一样以外，对核燃料的利用效率也不同和核燃料的要求也不同。2 .核电站类型1. 1.压水堆核电站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

3、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。2. 2.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。但发电厂房要做防核处理。3. 3.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

4、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。4. 4.快中子增殖反应堆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。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杯-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原则上都能转换成杯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%。但快堆开发仍很落后，日本

5、的文殊快堆，以及其他研发中的快堆，都还未正常运行。3 .工作特点3 .1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IoOO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。4 .2.缺点1 .核能

6、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凄，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7,现阶段的核能发电，仍然会产生很多放射性废物，其中尤以高放废物的处理及处置为国际性难题。3.3.综述人类实际应用的主要能源还是化石能源。煤、石油、天然气

7、等化石能源的利用，对人类生存、发展、进步产生过巨大的影响。进入21世纪后，人们更加注重生存环境和生存空间的质量。大量燃用化石能源产生的温室效应、酸雨现象对人类生存环境造成了严重破坏。同时，化石能源经长期开采，其资源日趋枯竭，已不足以支撑全球经济的发展。在寻找替代能源的过程中，人们开始越来越重视核能的应用，而核能最主要的应用就是核能发电。人类首次实现核能发电是在1951年。当年8月，美国原子能委员会在爱达荷州一座钠冷块中子增殖实验堆上进行了世界上第一次核能发电实验并获得成功。1954年，苏联建成了世界上第一座实验核电站，发电功率5000KW。核电站与火电站发电过程相同，均是热能一机械能一电能的能

8、量转换过程，不同之处主要是热源部分。火电站是通过化石燃料在锅炉设备中燃烧产生热量，而核电站则是通过核燃料链式裂变反应产生热量。核电站的组成通常有两部分：1）核系统及核设备，又称为核岛；2）常规系统及常规设备，又称为常规岛。这两部分就组成了核能发电系统。核岛中主要的设备为核反应堆及由载热剂（冷却剂）提供热量的蒸汽发生器，它替代常规火电站中蒸汽锅炉的作用。常规岛的主要设备为气轮机和发电机及其相应附属设备，常规岛的组成与常规火电站气轮机大致相同。4.发展历程4.1. 第一代核电站证明了利用核能发电的技术可行性第一代核电站是指20世纪50年代至60年代前期开发建设的实验性原型反应堆，证明了利用核能发电

9、的技术可行性。第一代核电站受燃料循环等技术限制，投资费用高，功率通常较低。20世纪50年至60年代初，苏联、美国等建造了第一批单机容量在300MWe左右的核电站，如美国的希平港核电站和英第安角1号核电站，法国的舒兹（ChoOZ）核电站，德国的奥珀利海母（Obrigheim）核电站，日本的美浜1号核电站等。第一代核电厂属于原型堆核电厂，主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性。4.2.第二代核电站证明经济上的可行性20世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电发展，世界上已经商业运行的400多台机组大部分在这段时期建成，称为第二代核电机组。第二代核电厂主要是实现商业化

10、、标准化、系列化、批量化，以提高经济性。20世纪60年代后期，在第一代核电站的基础上陆续开发建设了电功率在300MW及以上的压水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核电机组。上世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的大发展。目前世界上商业运行的四百多座核电机组，绝大部分是在这段时期建成，习惯上称为第二代核电站。第二代核电站的单机组功率水平大幅提高，达到百万千瓦级，证明了核能发电的经济可行性。后来，在二代的基础上进行改进，从而提高核电站的安全性能，即形成二代改进型核电站，通常也称作二代加。自20世纪60年代末至70年代世界上建造了大批单机容量在600-1400MWe的标准化和系列化核电站，

11、以美国西屋公司为代表的Mode1212（600MWe,两环路压水堆，堆芯有121合组件，采用12英尺燃料组件）、Mode1312（1000MWe,3环路压水堆，堆芯有157盒组件，采用12英尺燃料组件，）,Mode1314（1040MWe,3环路压水堆，堆芯有157盒组件，采用14英尺燃料组件），Mode1412（1200MWe,4环路压水堆，堆芯有193盒组件，采用12英尺燃料组件，）、Mode1414（1300MWe,4环路压水堆，堆芯有193盒组件，采用14英尺燃料组件）、System80（1050MWe,2环路压水堆）以及一大批沸水堆（BWR）均可划入第二代核电站范畴。法国的CPY,P

12、4,P4也属于Mode1312,Mode1414一类标准核电站。日本、韩国也建造了一批MOdeI412、BWRSyStem80等标准核电站。第二代核电站是世界正在运行的439座核电站（2007年9月统计数）主力机组，总装机容量为3.72亿千瓦。还共有34台在建核电机组，总装机容量为0.278亿千瓦。在三里岛核电站和切尔诺贝利核电站发生事故之后，各国对正在运行的核电站进行了不同程度的改进，在安全性和经济性都有了不同程度的提高。从事核电的专家们对第二代核电站进行了反思，当时认为发生堆芯熔化和放射性物质大量往环境释放这类严重事故的可能性很小，不必把预防和缓解严重事故的设施作为设计上必须的要求，因此，

13、第二代核电站应对严重事故的措施比较薄弱。4. 3.第三代核电站更安全、更高功率针对公众对核电安全性、经济性的疑虑，美国和欧洲相继出台了先进轻水堆用户要求（URD）和欧洲用户对轻水堆核电站的要求（EUR）,对新建核电站的安全性、经济性和先进性提出了更高的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。第三代核电站具有以下优越性：1）在设计上具有预防和缓解严重事故的设施；2）在经济上能与天然气机组相竞争；3）在能源转换系统方面大量采用二代的成熟技术。第三代核电站机组堆型主要有ABWR、SyStem80+、AP600、AP1Oo0、EPR、ACR等，其中具有代表性的是美国的

14、AP1OOO和法国的EPR。对于第三代核电站类型有各种不同看法。美国核电用户要求文件（URD）和欧洲核电用户要求文件（EUR）提出了第三代核电站的安全和设计技术要求，它包括了改革型的能动（安全系统）核电站和先进型的非能动（安全系统）核电站，并完成了全部工程论证和试验工作以及核电站的初步设计，它们将成为第三代核电站的主力堆型。中国自主创新的第三代核电项目正在浙江三门和山东海阳进行建设，和正在运行发电的第二代核电机组相比，预防和缓解堆芯熔化成为设计上的必须要求，而这一点也正是作为第二代核电站的福岛核电站事故中暴露出来的弱点。据悉，中国第三代核电站将装备有蓄水池，这样的“大水箱”在紧急情况下能释放出

15、大量的水，从而达到降温等应急需求。通过总结经验教训，美国、欧洲和国际原子能机构都出台了新规定，把预防和缓解严重事故作为设计上的必须要求，满足以上要求的核电站称为第三代核电站。世界上技术比较成熟、可以据以建造第三代核电机组的设计，主要有美国的APIOOO（压水堆）和ABWR（沸水堆），以及欧洲的EPR（压水堆）等型号，它们发生严重事故的概率均比第二代核电机组小IOo倍以上。美国、法国等国家已公开宣布，今后不再建造第二代核电机组，只建设第三代核电机组。而中国有13台第二代核电机组正在运行发电，未来重点放在建设第三代核电机组上，并开发出具有中国自主知识产权的中国品牌的第三代先进核电机组。为此，国务院决定以浙江三门和山东海阳两个核电项目作为第三代核电自主化依托工程，建设4套第三代AP1OOO压水堆核电机组。国家中长期科技发展规划纲要已将“大型先进压水堆核电站”列为重大专项。4.4.第四代核能系统核能长远发展2001年7月，美国、英国、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷等九个有意发展核能的国家，联合组成了“第四代核能系统国际论坛（G1F）并签署协议，约定共同合作研究开发第四代核能技术，预计可在2030年前投入使用。2006年7月，我国也加入GIF。第四代核电站具有四个主要特点：核能的可持续利用、