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收藏 | 核电基础知识

北极星电力网新闻中心  来源:核电周刊    2018/8/10 10:11:38  我要投稿  
所属频道: 核电   关键词: 核电 核反应堆 核事故

北极星核电网讯:核电技术发展: 自1951年12月美国实验增殖堆1号(EBR-1)首次利用核能发电以来,世界核电至今已有50多年的发展历史。截止到2018年年底,全世界核电运行机组共有500多台,其发电量约占世界发电总量的18%

1、什么是核能

世界上一切物质都是由原子构成的,原子又是由原子核和它周围的电子构成的。轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量,分别称为核聚变能和核裂变能,简称核能。

大家提到的核能是指核裂变能。 前面提到核电厂的燃料是铀。铀是一种重金属元素,天然铀由三种同位素组成:

铀-235 含量0.71%

铀-238 含量99.28%

铀-234 含量0.0058% 铀-235是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素。

当一个中子轰击铀-235原子核时,这个原子核能分裂成两个较轻的原子核,同时产生2到3个中子和射线,并放出能量。如果新产生的中子又打中另一个铀-235原子核,能引起新的裂变。在链式反应中,能量会源源不断地释放出来。

铀-235裂变放出多少能量呢?1千克铀-235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。

2、核反应堆原理

反应堆是核电站的关键设计,链式裂变反应就在其中进行。 反应堆种类很多,核电站中使用最多的是压水堆

压水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指头大的烧结二氧化铀芯块,装到锆合金管中,将三百多根装有芯块的锆合金管组装在一起,成为燃料组件。大多数组件中都有一束控制棒,控制着链式反应的强度和反应的开始与终止。

压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件,吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆,进入蒸汽发生器,在那里把热量传给二次侧的水,使它们变成蒸汽送去发电,而主冷却剂本身的温度就降低了。从蒸汽发生器出来的主冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。冷却剂的这一循环通道称为一回路,一回路高压由稳压器来维持和调节。

3、什么是核电站

火力发电站利用煤和石油发电,水力发电站利用水力发电,而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站核电站大体可分为两部分:一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统;另一部分是利用蒸汽发电的常规岛,包括汽轮发电机系统。

核电站用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方,这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。

在发达国家,核电已有几十年的发展历史,核电已成为一种成熟的能源。我国的核工业已也已有40多年发展历史,建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理等相当完整的核燃料循环体系,已建成多种类型的核反应堆并有多年的安全管理和运行经验,拥有一支专业齐全、技术过硬的队伍。核电站的建设和运行是一项复杂的技术。我国目前已经能够设计、建造和运行自己的核电站。秦山核电站就是由我国自己研究设计建造的。

4、什么是核电厂

电是电厂生产出来的。我们知道有烧煤或石油的火力发电厂,有靠水力发电的水电站,还有一些靠风力、太阳能、 地热、潮汐能、波浪能、沼气生产电力的小型或实验性发 电装置。核电厂就是一种靠原子核内蕴藏的能量,大规模生产电力的新型发电厂。

核电厂用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的核燃料在一种叫做“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生 器内产生出来,并通过电网送到四面八方。这就是最普通 的压水反应堆核电厂的工作原理。

5、什么是放射性

约在100年前,科学家发现某些物质能放出三种射线:α(阿尔法)射线、β(贝塔)射线,γ(伽玛)射线。

以后的研究证明:α射线是α粒子(氦原子核)流,β射线是β粒子(电子)流,统称粒子辐射。类似的还有中子射线、宇宙射线等。γ射线是波长很短的电磁波,称为电磁辐射。 类似的还有X射线等。

这些射线的共同特点是:1、有一定穿透物质的能力;2、人的五官不能感知,但能使照相底片感光;3、照射到某些特 殊物质上能发出可见的荧光;4、通过物质时有产生电离作用。

射线主要通过电离作用对生物体产生一定的影响。

射线并不可怕,我们吃的食物、住的房屋,甚至我们的身体 内都有能放出射线的物质。我们戴夜光表、作X光检查、乘飞机、吸烟都会接受一定的辐射剂量。但是,过高的辐射剂量会引起有害健康的效应。

两个关于放射性的计量单位

6、什么是反应堆

核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应,从而实现核能-热能转换的装置。

核电厂用的压水反应堆有一个厚厚的钢质贺筒形外壳,腰部有几个进水口和出水口,称为压力容器,900兆瓦的压水堆,其压力容器高12米,直径3.9米,壁厚约0.2米。

压力容器内是堆芯,堆芯由燃料组件和控制棒组件等组成。水在它们的间隙中流过。水在此起两个作用,一是降低中子的速度使之易于被铀-235核吸收,二是带出热量。900兆瓦压水堆 一般装有157个燃料组件,约含80吨二氧化铀。

压力容器顶装有控制棒驱动机构,通过改变控制棒的位置来实现开堆、停堆(包括紧急停堆)和调节功率的大小。

7、什么叫做核事故

一般来说,在核设施(例如核电厂)内发生了意外情况,造成放射性物质外泄,致使工作人员和公众受超过或相当于规定限值的照射,则称为核事故。显然,核事故的严重程度可以有一个很大的范围,为了有一个统一的认识标准,国际上把核设施内发生的有安全意义的事件分为七个等级。

由表可以看出,只有4-7级才称为“事故”。5级以上的事故需要实施场外应急计划,这种事故世界上共发生过三次, 即苏联切尔诺贝利事故、英国温茨凯尔事故和美国三里岛事故。

8、核电部分厂房描述

中国的大部分厂房都是这样的——

1)反应堆厂房:包括内外安全壳和内部结构以及堆芯熔融物捕捉器。反应堆厂房是双层圆筒形结构,该建筑包容并支撑与一回路相关的主要设施(包括压力容器和主冷却回路,包括主泵,蒸发器和稳压器)。反应堆换料腔和内部结构。辅助设备。厂房的主要功能是防止外部事件对内部反应的影响,确保不发生泄漏。包括一回路发生事故失水,使厂房内压力和温度升高。

1.1)安全壳:安全壳是双层墙体结构,其中内墙体由预应力混凝土筒体和混凝土穹顶构成,内面衬以钢衬里,保证密封。外安全壳抵抗外部冲击。1.8米宽的环形区域将内外安全壳隔离,该区域处于负压状态,收集发生泄漏事故后泄漏物的收集,保证泄漏物在排入大气前被过滤,双层安全壳是考虑在严重事故对环境的有效保护。

1.2)内部结构:主要功能是提供反应堆压力容器的支撑和附属设备的支撑;人员及设备的生物防护;防止管道的甩击和飞射物对安全壳、各回路以及安全系统的影响。

1.3)结构描述:内部结构是钢筋混凝土结构包括一次屏蔽墙,二次屏蔽墙,反应堆换料腔;楼板和墙体。

1.4)堆芯熔融物捕捉器:位于堆芯CVCS和VDS系统下部分为三部分,由堆坑下部、堆芯熔融物扩展通道和扩张区域组成。表面覆盖细石混凝土。底部有循环水系统,用以事故状态下对熔融物降温,水来自换料储水箱。

2)安全厂房:安全厂房1&4分为9层,分别布置在安全壳两侧;厂房2&3分为8层,布置在一起,采用双层墙体。外墙与厂房各楼层分开,通向厂房的门应有门禁系统。

3)燃料厂房:位于反应堆厂房和安全厂房2、3相对的位置,与反应堆厂房和安全厂房位于一个筏基础之上。9层(0.00-19.5m区域)。西侧为乏燃料水池及相关设施。东侧为事故废气过滤机组。采用双层墙,门应有门禁系统。

4)核辅助厂房:核辅助厂房内设置与电厂运行必需的与安全无关的辅助系统,同时设置有部分维修区域。是钢筋混凝土结构,基础与厂房的筏基础是分离的,放射性设备周围设置屏蔽结构以及有系统的隔离。提供充分的生物隔离。

5)进出厂房:基础厂房内设有为保障人员安全进出核岛所必需的设备和设施。进出厂房的基础和核岛的基础临近,设置沉降缝,允许相对的位移。

6)放射性废弃物厂房:分为放射性废弃物厂房(HQB)和放射性废弃物储存厂房(HQS),其可收集、储存、处理液体和固体放射性废弃物。为两个机组公用,它同1号机组的核辅助厂房建筑直接连接,用来储存、运输树脂类废弃物以及收集、临时储存、运送废液。在放射性废弃物厂房和2号机辅助厂房附属建筑(2HQS)之间连接一条热管,用来输送2号机的废液。

7)应急柴油机房:(HD)是钢筋混凝土结构,其钢筋混凝土筏基及地下部分及外墙使用沥青绝缘材料来防水的。用来放置柴油燃料储存罐、柴油燃料槽房间的楼板、墙体及天花板表面是掺合了憎油材料的水泥砂浆抹面的。

8)安全厂用水泵房:为混凝土结构,其钢筋混凝土结构设计、配合比及工艺应具备足够的耐久性以保证结构主体能防止地下水和海水的侵蚀,所有与水接触的混凝土表面应使用精细模板,其他地方可以使用粗制模板。

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