核电知识介绍讲述

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1、核电知识介绍 中国核工业华兴建设有限公司 核电工程事业部 0. 核电原理(一) n什么是核电站？ 核电站是利用在动力反应堆中进行的核裂变反应所产生的热 能来发电的动力设施。目前世界上核电站采用的反应堆有压 水堆、沸水堆、重水堆、快堆以及高温气冷堆等，但比较广 泛使用的是压水反应堆，约占核电总装机容量的70%。压水 反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，它是从军用堆基础上 发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。 0. 核电原理(二) n什么是核能与核裂变？ 世界上一切物质都由原子构成。原子由带正电的原子核和围 绕它高速旋转的带负电的电子构成，原子核由质子和中子构 成。中子撞击原子核引起原子核裂变，裂

2、变的过程释放出能 量，同时又产生了新的中子。新产生的中子引起新的原子核 裂变，裂变反应连续不断地进行下去，同时不断产生能量。 这个过程就是链式核裂变反应。 铀235原子核在中子的轰击下可以发生核裂变并同时放出 能量，此外，铀233、钚239等也能产生核裂变反应，核 裂变反应放出的能量就是核能。 0. 核电原理(三) n什么是核燃料？ 核燃料是可在核反应堆中通过核裂变产生核能的材料，是铀 矿石经过开采、初加工、铀转化、铀浓缩，进而加工成核燃 料元件。 压水堆核电站用的是浓度为3%左右的核燃料（铀-235）。 千克铀235裂变释放的能量相当于2,700吨标准煤燃烧释放 的能量。一座100万千瓦的火

3、电站一年燃烧标准煤约230万吨 ，而一座100万千瓦的核电站一年消耗核燃料约30吨。 0. 核电原理(四) n压水式核反应堆与原子弹的区别 原子弹由浓度为90%以上的铀235或钚239和复杂精密的 引爆装置构成。引爆装置使烈性炸药爆炸，将高浓度的铀 235或钚239迅猛压紧，使它瞬间形成剧烈的、不受控制的 链式裂变反应，巨大的能量在瞬间释放出来，发生核爆炸。 压水式核反应堆内铀235的浓度只有3%左右，且分散布置 ，在任何情况下都不可能紧聚在一起发生核爆炸，而且反应 堆还有多重安全保护系统，确保它不会失控。 0. 核电原理(五) n压水堆核电厂原理 压水堆核电厂主要由压水反应堆、 反应堆冷却剂

4、系统（简称一回路） 、蒸汽和动力转换系统（又称二回 路）、循环水系统、发电机和输配 电系统及其辅助系统组成，其流程 原理如图2.1所示。通常将一回路 及核岛辅助系统、专设安全设施和 厂房称为核岛。二回路及其辅助系 统和厂房与常规火电厂系统和设备 相似，称为常规岛。电厂的其他部 分，统称配套设施。实质上，从生 产的角度讲，核岛利用核能生产蒸 汽，常规岛用蒸汽生产电能。 0. 核电原理(六) n压水堆核电厂原理 现代商用压水堆核电厂反应堆冷却剂系 统一般有二至四条并联在反应堆压力容 器上的封闭环路图2.2。 每一条环路由 一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷 却剂泵及相应的管通组成。一回路内的 高温

5、高压含硼水，由反应堆冷却剂泵输 送，流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂 变放出的热能，再流进蒸汽发生器，通 过蒸汽发生器传热管壁，将热能传给二 回路蒸汽发生器给水，然后再被反应堆 冷却剂泵送入反应堆。如此循环往复， 构成封闭回路。整个一回路系统设有一 台稳压器，一回路系统的压力靠稳压器 调节，保持稳定。 1. 核电简史（一） 1954年，苏联建成世界上第一座核电站奥布宁斯克核电 站。到1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1,279兆 瓦。到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本，核 能发电真正迈入实用阶段。 1978年全世界22个国家和地区正在运行的30兆瓦以上的核电 站反应堆

6、已达200多座，总装机容量已达107,776兆瓦；到 1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套 ，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16 。 1. 核电简史（二） 至20世纪80年代初期，核电主要集中在美、苏、英、法和加 拿大等少数几个国家中。由于1979年美国三哩岛事件和1986 年前苏联切尔诺贝利事件的影响，核电的发展在世界范围内 受到严重的挫折，欧美大部分国家基本停止核电新项目的建 设。但由于传统能源（煤/油/气等）短缺日益突出，对核能 发电的研究一直没有停止。近10年来世界主要核电国家开发 了一系列第三代核电堆型：AP1000（美国西屋公司）、E

7、PR （法国法马通公司和德国西门子公司于1991年共同开发）、 ABWR（先进沸水堆，是目前唯一有运行电厂和经过运行考 验的第三代先进型核电厂）。 1. 核电简史（三） 从1991年中国自主设计完成的秦山一期30万千瓦压水堆核电 机组并网发电，到1994年5月6日大亚湾核电站全面建成投入 商业运行两座核电站的建成，结束了中国大陆无核电的 历史。 秦山一期也叫“728”工程，最早成立于1972年8月，是我国 第一座自主设计完成的核电站。 大亚湾核电站1984 年开始筹建，是我国首次引进外资、设备 和技术建设的第一座百万瓩级商用核电站。也是华兴公司首 次通过与法国、日本等国际大公司合作中标的第一座

8、商用核 电项目，是华兴公司奠定当前核电市场主力军的基础。 1. 核电简史（四） 大亚湾核电站是由法国引进的PWR-M310堆型（压水堆）。 其前身是美国西屋公司的M312技术，是目前我国核电站的主 流堆型。 经过大亚湾核电站、岭澳核电站的建设，在岭澳核电站一期 工程、二期工程的基础上，结合经验反馈和核安全技术发展 要求，经过多项重大技术改进和提高，由中广核集团推出了 CPR-1000方案。CPR-1000是目前国内自主化水平、安全可 靠性、成熟性、经济性等各方面较具竞争力的核电技术方案 ，是我国在“十一五”和“十二五”期间实现产业化的百万 千瓦级“二代加”改进核电技术方案。 2. M310（2

9、代加）组成（一） nM310堆型包括 核反应堆厂房(RX) 、核燃料厂房(KX) 、核辅助厂房(NX) 、电气及联结厂 (LX/WX)等。 2. M310（ 2代加）组成（二） n核反应堆厂房（RX） 包括安全壳和内部结构，提供了三层安 全屏蔽，由内到外：反应堆坑（一次屏 蔽）、内部结构墙板（二次屏蔽）、安 全壳（三次屏蔽）。安全壳（钢衬里+ 预应力钢筋混凝土）：主要功能：防止 外部事件对厂房内部的影响，以及确保 在所有假想事故情况下不发生任何泄漏 。包括在一回路事故(失水事故) 时导致 厂房内压力和温度升高的情况。内部结 构（钢筋混凝土）：主要功能：反应堆 压力容器及其附属设备的支承、人员及

10、 设备的生物防护、防止管道甩击和飞射 物对安全壳一、二回路以及安全系统的 影响。 2. M310（ 2代加）组成（三） n核燃料厂房（KX） 存放新旧燃料，将燃料输送到 反应堆厂房去，并将乏燃料运 出来；乏燃料存放在乏燃料水 池，并在乏燃料装入容器后将 其运走；安装有运行时调节空 气的通风系统；贮存用于注入 反应堆换料水池的水；安装有 处理乏燃料水池中水的设备(过 滤、除盐、冷却和补充硼酸)； 人员和环境的生物防护；安装 有安注系统(RIS)和安全壳喷淋 系统(EAS)的设备。 2. M310（ 2代加）组成（四） n核辅助厂房（NX） 核辅助系统的设备 ，两堆公用的放射 性废料贮存和处理 设

11、施，及其所需的 通风和吊装设备。 厂房内有一个区是 中间冷却系统。核 辅助厂房与反应堆 厂房和连接厂房有 通道相连接。 2. M310（ 2代加）组成（五） n电气及联接厂房（ LX/WX） 电气厂房和连接厂房主 要包括主控室，与核岛 相联接的电气设备和更 衣室等。 3. M310（ 2代加）建造简介（一） n国内外建造工期： n国外：由于M310是由法国引进的技术，那么在法国，根据EDF提供的数 据，其34个900MWe系列机组建造工期无一按期完工，平均延误12.8个 月，最短延误2.2个月。平均工期71.8个月，最短工期59个月。 n国内：从大亚湾核电站到宁德一期，建造总工期由75个月 压

12、缩到 目前的 56个月，最终目标为54个月。除大亚湾核电站在建造工期方面有所延误 外，其它均按期或提前投入商业运行。（表一） 土建主体施工：由第一罐混凝土到穹顶吊装，从大亚湾的25.5个月压缩到 目前的21.5个月，最终目标为20.5个月。（表二） 3. M310（ 2代加）建造简介（二） n技术特点： n技术标准：采用的是法国RCC系列标准（至目前我国尚无统一的核电建 造技术标准）。在大亚湾核电站的基础上，岭澳核电站增加了截止到 1995年年底之前法国核电站实施的与工程安全有关的修改，也参考了法 国核电站十年大修计划及大亚湾运行经验反馈。 n建筑材料：由于技术标准的不同及核安全要求，其对建筑

13、材料的要求极 其严格。大亚湾和岭澳一期大部材料基本都是进口。目前，随着华兴对 （BTS合同技术标准）的研究和试验，目前已经实现大部分材料的国产 化，但部分特殊材料仍需要进口。 3. M310（ 2代加）建造简介（三） n施工特点： n建造工期的进一步缩短要求施工技术和管理能力更高； n施工单位和施工人员众多，各工种、各专业施工立体交叉， 接口多、现场协调和配合繁杂； n技术、质量、安全要求标准远远高于一般民用； n专业化分工，各司其职，各尽其责； n土建施工特点：密集布筋（钢筋布筋率远大于一般的民用建 筑）、大体积钢筋混凝土、钢衬里、不锈钢、预应力、防辐 射油漆、核清洁等 。 3. M310（

14、 2代加）建造简介（四） n专有技术及信息化管理： n通过不断的积累、改进、提高，华兴拥有了大量在核电施工 方面的专项技术并取得了多项国家、部、省级专项技术奖。 包括：HX大模板体系、预应力施工技术、不锈钢施工技术、 牛腿焊接、穹顶整体吊装、大体积混凝土裂缝控制等等。 n为进一步提高管理水平，在岭澳一期就开始推行信息化管理 ，并自主开发了材料管理系统、商务管理系统等软件。购买 了P3e/c项目进度管理软件、PDMS三维工厂设计等系列软 件，已基本实现了四维的核岛土建施工动态模拟。 3. M310（ 2代加）建造简介（五） n程序化管理模式： n为保证核电站施工的质量、进度、安全、环境处于受控状

15、态 ，满足核安全的需要，在施工管理方面采用程序化管理。对 任何一项工作，都需要制订一系列的管理程序、工作程序等 ，严格规范各种施工活动。 n由高到底包括：质量保证大纲管理程序工作程序 规定 、细则、手册等，层层细化，逐步深入。 3. M310（ 2代加）建造简介（六） n质量、安全、环境体系： 为满足核安全需要，积极推动各种体系的建立和核文化宣讲及培训，目 前： n在满足核电建造HAF003（91）法规的基础上，华兴认证通过了质量、职 业健康安全和环境“一体化”体系并融入了更多GB/T19001-2000标准的 相关要求。 n根据已有核电建造安全体系,结合已认证通过的国标GB/T1900020

16、00、 GB/T24001-1996和GB/T28001-2001标准(质量、环境及职业健康安全) 要求，建立了质量、环境和职业健康安全“一体化”管理体系，提升安 全管理整体水平。 4. 核电现状及国家发展规划 随着经济的快速增长，传统能源短缺和成本加大日益突出， 世界各国特别是欧美（日）等国核电政策在积极改变。 截止目前，法国核电装机占总装机的78，日本核电装机占 总装机的36，美国核电装机占总装机的20，韩国核电装 机占总装机的42，而在中国大陆仅占1.6。 我国最新的发展目标是：计划在今后15年里建设至少30座核 电机组，到2010年在运行核电装机容量1,200万千瓦，到 2020年，在运行核电装机容量4,000万千瓦占总装机的4， 在建核电装机容量1,800万千瓦。 5. 机遇及挑战 根据目前国际上建造一千瓦核电成本2,000美元计算，中国要 在2020年完成4,000万千瓦