1压水堆水化学概述-2011解析
压水堆化学00
核裂变链式反应
核裂变反应
每公斤铀核 裂变所释放 的能量相当 2700吨优质 煤燃烧所释 故的能量， 即比同样质 量的优质煤 所放出的能 量约大270 万倍。
核反应堆
核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆，是 装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式 反应的装置。 链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物 质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导 出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机 发电。由此可知，核反应堆最基本的组成是 裂变原子核＋热载体。
放射性水压水堆中化学的基本任务（2）
与反应堆安全有关的化学问题
正常运行下：三废处理 事故条件下：事故下裂变产物的释放机理和控制
手段
分析化学
监督冷却水水质，提供可溶性中子吸收剂的浓度，
水中杂质含量等数据
压水堆中化学化工问题的重要性
直接关系到反应堆控制、运行、换料、维修、 安全以及环境保护等一系列环节，是整个压 水堆工程技术中一个不可缺少的重要部分。
4.辅助冷却水系统
为了确保冷却剂系统在各种工况下正常运行，设
置了补给水系统、设备冷却水系统、一次屏蔽水 系统以及换料充水、排水系统，这些系统通称为 辅助冷却水系统。
常规岛的系统
常规岛系统与火电站的系统相似，它通常包 括： 二回路系统、循环冷却水系统、电气系 统。
二、压水堆化学的主要任务
什么是压水堆化学？
在这一课程中我需要掌握什么知识？
压水堆化学不同于普通化学，它既涉及一般化学
问题，又涉及辐射场作用下的物质变化，也就是 说，压水堆化学所讨论的问题是“高温、高压、 强辐射条件下的化学反应”。
压水堆中化学的基本任务（1）
压水堆水化学复习题答案.docx
题型：1.填空题、2.看图填空、3.简单题、4.计算题或论述题。
复习要点第一部分：水化学概述1.水的特殊（反常）性质与分子结构的关系。
何谓分子的缔合？何谓氢键？关系：水分了是具有偶极矩的强极性分了，这种结构成为水具有许多反常性质的主要原因；水分子的缔合:水分了的偶极矩相互吸引，并通过“氢键”而形成多分了的聚集状态。
这种由简单分了结合成比较复杂的分了，而不引起物质的化学性质改变的现象，称为分了的缔合。
氢键：与负电性强的元素（尤其是氟和氧）作共价结合的氢原子，还可以再和此类元素的另一原子相结合。
此时所形成的第二个键，称为氢键。
2什么叫水的离子积？写出表达式。
练习溶液的pH值计算。
\H+]OH-]_K水的离子积:水的离解平衡式为[玦0] ”或间[°成]=犬””2。
],几乎在所有溶液中，H2O的活度接近1.0,因此不考虑H2O的平衡常数，贝ij Kw=[H+][OH-],称为水的离了积。
表达式：Kw=[H+][OH-]pH 值计算：pH=-lg[H+]3.解释硬水、软水、暂时硬度、永久硬度。
硬水软化的常用方法有哪些。
硬水：溶有较多量Ca2+和Mg2+的水叫做硬水。
软水：溶有少量Ca2+和Mg2+的水叫做软水。
暂时硬度：由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的硬度，叫做暂时硬度。
永久硬度：如果水中溶有Ca和Mg的硫酸盐或氯化物，则不能用加热的方法去掉Ca和Mg 的离子，这种硬度叫永久硬度。
方法：1.药剂软化法：采用石灰、纯碱、碳酸三钠和硼砂等药剂中的一种或几种。
反应结束后澄清就得到软水。
（操作复杂但成本低，适于处理大量的高硬度的水，常作为水软化的初步处理。
）2.离子交换法：现代使用盐型离子交换树脂来降低水的硬度。
3其他方法：过滤法：在大规模滤水时，使用由沙砾和石子组成的过滤器；小规模的过滤采用烧结玻璃、特制的过滤材料和过滤膜等。
过滤法只能除掉不溶性杂质。
蒸馅法。
第二部分：压水堆的放射性1.压水堆放射性物质的来源及组成？压水堆核电厂一回路冷却剂中主要的裂变产物有哪些？列出其中6中主要核素。
压水堆 同位素生产
压水堆同位素生产1.引言1.1 概述概述压水堆同位素生产是指利用压水堆核反应堆中产生的中子流，通过核转变过程合成和分离同位素的一系列技术和方法。
同位素是具有相同原子序数但质量数不同的原子核，具有丰富的应用前景，包括医学诊断、治疗、工业应用和科学研究等领域。
因此，压水堆同位素生产成为现代核技术领域中重要的研究课题之一。
本文将首先介绍压水堆的定义和原理，阐述其作为核反应堆的重要类型。
然后，着重探讨同位素生产的重要性，包括其在医学领域中的应用以及对工业和科学研究的促进作用。
接下来，将详细说明压水堆在同位素生产中的应用，并举例说明其在产生特定同位素时的优势和局限性。
最后，结合当前的发展前景和挑战，对压水堆同位素生产的未来进行展望。
通过本文的阐述，读者将能够全面了解压水堆同位素生产这一领域的基本概念、原理和应用。
希望本文对相关研究者和从业人员有所启发，促进该领域的技术创新和应用发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述压水堆同位素生产的相关内容：第一部分是引言部分，主要包括概述、文章结构和目的。
在概述中，将介绍压水堆以及同位素生产的背景和重要性。
文章结构部分将给读者一个清晰的概览，描述本文将按照什么顺序进行论述。
在目的部分，将明确本文的目的是为了探讨压水堆在同位素生产中的应用以及未来的发展前景和挑战。
第二部分是正文部分，包括2.1节和2.2节。
2.1节将详细介绍压水堆的定义和原理，包括其结构、工作原理以及产生同位素的过程。
2.2节将重点探讨同位素生产的重要性，包括在医学、工业和科学研究等领域的广泛应用，并探讨同位素生产对社会和经济的贡献。
第三部分是结论部分，包括3.1节和3.2节。
3.1节将讨论压水堆在同位素生产中的应用，包括目前已经实现的应用和潜在的发展方向。
3.2节将对压水堆同位素生产的发展前景和所面临的挑战进行分析，包括技术和安全等方面的考虑。
通过以上结构的论述，本文将全面介绍和探讨压水堆同位素生产的相关内容，希望能够为读者提供一个全面的了解和思考的角度。
压水堆核电厂水化学
压水堆核电厂水化学知识一、绪论1.1、水在核电厂的作用：（1）中子慢化剂：将快中子慢化为易引发核反应的热中子；（2）主回路冷却剂：将核反应产热传导至二回路；（3）发电工质：通过水汽循环实现热能发电；（4）冷却水：将二回路余热导入最终热阱（海水）、设备冷却水（闭式冷却水）、定子冷却水、轴封冷却水；（5）辐射屏蔽：水是良好的放射线屏蔽剂，核电厂的换料水池、乏燃料池充满水可起到吸收中子及辐射屏蔽作用；（6）其它：消防水、配制各种去污剂等1.2、水化学对材料腐蚀的作用：通过对水中杂质含量限制、调整水的酸碱性和氧化还原性可有效控制水对材料的腐蚀速率和损伤程度，延长设备使用寿命。
1.3、水化学对控制集体剂量的贡献：1）通过水质控制可以抑制材料腐蚀，减少腐蚀产物产生量；2）适宜的水质可以减少燃料破损的风险，减少裂变产物进入一回路冷却剂；3）冷却剂酸碱性及氧化还原性的合理调配，可以改变活化腐蚀产物的释放、迁移、沉积路径。
二、水化学基础知识2.1、水的密度随温度变化：1）常压时，在0~4℃之间，水具有反膨胀性，T↑→ 密度↑；2）大于4℃的饱和水，T↑ → 密度↓（符合热胀冷缩规律）2.2、水是离子型化合物的优良溶剂。
2.3、溶解度：一定温度下，某种物质溶解在一定量溶剂中达到饱和时所能溶解的量。
2.4、溶液：一种或几种以上的物质高度分散（以分子、离子或原子状态）到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物。
能溶解其他物质的物质叫溶剂；被溶解的物质叫溶质。
2.5、胶体溶液：数量较多的分散质粒子的直径在1nm—100nm之间的分散系，是一种高度分散的多相不均匀体系。
2.6、悬浮液：大量的微小的不溶性固体颗粒因布朗运动而分散于液体中形成的混合物。
固体颗粒粒径通常大于100nm。
2.7、浓度单位：一般有摩尔浓度、质量浓度、体积浓度。
如：mol/L、mg/kg、μg/kg 、ml/kg等，也有无量纲单位ppm、ppb、ppt（通常表示数量级）。
压水堆安全性分析
1
核反应堆类型
01
压水堆：使用 水作为冷却剂 和慢化剂的反
应堆
04
气冷堆：使用 气体作为冷却 剂和慢化剂的
反应堆
02
沸水堆：使用 水作为冷却剂 和慢化剂的反
应堆
05
快堆：使用快 中子增殖反应
C
辐射防护措施有效，对环境和公众影响小
B
安全系统设计完善，能有效应对各种事故
A
压水堆安全性高，事故概率低
4
技术改进方向
02
改进反应堆冷却 系统的可靠性
01
提高燃料棒包壳 的耐腐蚀性
04
提高反应堆的抗震 性能和抗事故能力
03
优化反应堆控制和 安全系统的设计
安全改进措施
01 增加安全壳设计，提
高抗震能力
蒸汽推动汽 轮机旋转， 从而产生电 力。
产生的废热 通过冷却塔 排放到大气 中。
01
02
03
04
05
主要部件
1
反应堆压力容器： 容纳核燃料和冷 却剂，防止放射
性物质泄漏
3
蒸汽发生器：将 冷却剂的热量转 化为蒸汽，驱动
汽轮机发电
2
控制棒驱动机构： 控制反应堆的功 率和温度，确保
安全运行
4
安全壳：保护反 应堆和周围环境， 防止放射性物质
泄漏
2
安全设计原则
01
02
03
04
冗余设计：多重安 全屏障，确保系统
安全
独立性原则：各系 统相互独立，避免 单一故障影响整体
故障容忍度：设计 容错能力，确保系 统在故障情况下仍
核电厂水化学
1.1简述水化学控制的主要内容和水化学在压水堆核电厂平安运行中的重要作用。
水化学控制的主要内容：〔1〕恰当的化学处理〔如pH值和氧含量的控制〕〔2〕使用高纯补给水，严格控制水质质量标准。
〔3〕一回路和二回路水有效的净化。
〔4〕防止杂质的进入。
〔5〕在冷却剂系统中使用化学药品的纯度应具有质量保证。
〔6〕在核电站控制区使用化学物质，应具有核平安条例。
〔7〕核电站管理部门应制定水质监测，腐蚀监视和辐射场报警的管理法规及对策。
重要作用：保障含有放射性的屏障的完整性、降低辐射场剂量1.2水化学主要在哪几个方面影响压水堆核电厂的平安运行和核电厂可利用率？水化学从两个方面影响压水堆的运行平安：1、影响核电厂含有放射性的屏障的平安性；2、影响堆芯以外的辐射场的放射性积累，从而影响工作人员经受的辐射剂量。
水化学的良好控制可以使上述二个问题对核电厂的不利影响大为减少，从而改善核电厂的平安性。
良好的水化学控制是确保屏障的完整性的重要手段。
影响压水堆核电厂的平安运行和核电厂可利用率。
2.6水的质量组成如何？复杂水分子的组成通式如何表示？何为分子的缔合？何为氢键？何为饱和蒸汽？画出水的状态图，并说明三相点的温度和压力。
水的质量组成：H11.11% O 88.89%复杂水分子：〔H2O〕x分子的缔合：由简单分子结合成比拟复杂的分子，而不引起物质的化学性质改变的现象。
氢键：与负电性强的元素〔尤其是氟和氧〕做共价结合的氢原子，还可以再和此类元素的另一原子相结合。
此时所形成的第二个建成为氢键。
饱和蒸汽：当蒸汽和生成蒸汽的液体处于平衡时，此时的蒸汽成为饱和蒸汽。
水的状态图温度：+0.007℃压力：6.13e2 Pa2.11什么是水的离子积？水溶液的PH值是如何定义的？并写出各自的表达式。
在酸、碱和中性水溶液中的PH值范围是多少？水的离子积：将水中[H+][OH-]的乘积叫做水的离子积。
Kw=[H+][OH-]PH值：H+离子浓度的负对数为溶液的PH值。
压水堆
（3）能动的安全性：指必须依靠能动设备（有源设备），即需由外部条件加以保证的安全性。
（4）后备的安全性：指由冗余系统的可靠度或阻止放射性物质逸出的多道屏障提供的安全性保证。
国际核能界认为现有核电厂系统过千复杂，必须着力解决设计上的薄弱环节，提出应以固有安全概念贯穿于 反应堆和核电厂设计安全的新论点。 其定义为：当反应堆出现异常工况时，不依靠人为操作或外部设备的强制 性干预，只是由反应堆自然的安全性和非能动的安全性即可控制反应性或移出堆芯热量，使反应堆趋千正常运行 或安全停闭。
发展史
压水堆是世界上在运行的核电站中采用的主要堆型， 装机总容量约占所有核电站各类反应堆总和的60%以上。 最早用作核潜艇的军用反应堆。1957年，美国建成世界上第一座商用压水堆核电站。压水堆由压力容器、堆芯、 堆内构件及控制棒组件等构成。压力容器的寿命期为40年。堆芯装核燃料组件。秦山核电站就采用了国外现行压 水堆核电站较成熟的技术，并进行了相当规模的科研和试验工作。
基本结构
图1各种类型的动力反应堆中，压水堆由于具有结构紧凑、体积小、功率密度高、平均燃耗较深，放射性裂变 产物不易外逸，良好的功率自稳自调特性、比较安全可靠等优点，获得了广泛的应用。舰船压水堆与核电厂压水 堆本体结构基本类似，图1为典型核电厂压水堆堆芯的基本结构，其主要组成包括：
压水反应堆水化学
压水反应堆水化学压水反应堆水化学是指压水反应堆中与水相互作用的化学过程。
压水反应堆是一种核反应堆设计，它使用水作为冷却剂和减速剂，以控制和稳定核裂变反应过程。
在这种反应堆中，水化学是非常重要的，因为它涉及到核反应堆的燃料元素、冷却剂、结构材料和放射性废物的相互作用。
压水反应堆中的水化学主要包括废水处理、燃料元素的溶解、燃料包壳的腐蚀以及水母质的行为等方面。
首先，压水反应堆中产生的废水需要进行处理，以去除放射性核素和其他污染物。
废水处理过程中通常包括沉淀、滤过、吸附等步骤，以确保废水在放出环境之前达到安全标准。
其次，压水反应堆的燃料元素需要在水中溶解，以促进核反应的进行。
在核反应堆中，燃料棒是由铀或钚等放射性元素制成的。
当燃料棒置于水中时，水化学过程会导致铀或钚等元素从燃料棒中溶解出来。
这些溶解的放射性核素需要通过适当的措施进行处理和隔离，以防止对环境和人类健康造成危害。
此外，压水反应堆中的燃料包壳也需要注意腐蚀问题。
由于水中存在氧气和其他溶解的气体和离子，燃料包壳可能会受到腐蚀。
腐蚀会导致燃料包壳的退化和开裂，进而影响核反应堆的安全和性能。
因此，需要进行适当的防腐蚀处理，以延长燃料包壳的寿命并确保堆的运行稳定。
另外，由于压水反应堆使用的是轻水，水中的氢原子和氧原子之间的化学相互作用也需要考虑。
例如，氧原子可以与金属材料反应形成氧化物，从而引起材料的腐蚀。
此外，水中的氢原子还可以与放射性核素发生还原反应，导致核素的转化和迁移。
这些水中的行为和反应需要加以研究和管理，以确保核反应堆的安全运行和废物的处理。
总之，压水反应堆水化学是一个复杂而关键的领域，涉及到核反应堆的运行安全、废物处理和环境保护等方面。
从废水处理到燃料元素的溶解、燃料包壳的腐蚀以及水质的行为，都需要进行综合研究和管理，以确保核反应堆的安全性和可持续性发展。
分析压水堆一回路水化学对燃料包壳完整性的影响
分析压水堆一回路水化学对燃料包壳完整性的影响摘要：反应堆的运行与燃料包壳的完整性之间存在密切联系，也就是说一旦包壳质量受损，并出现腐蚀等问题，机组运行的安全性及稳定性就会受到不良影响，更为严重的还会导致泄露事故的发生。
为了进一步提升燃料包壳的完整性，就需要重点强化一回路水化学控制的能效作用，因此，对针对水化学对燃料包壳完整性的影响进行研究也就显得至关重要，以此为基准，应用与之协调的化学控制措施，就能有效缩减燃料包壳的腐蚀性，从而为其保持完整性夯实理论基础。
关键词：水化学；燃料包壳；完整性在当今社会，电能逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分，而核电站的价值就在于将核裂变阶段产生的能量通过设备转化为电能，但是在核反应阶段辐射问题也会伴随发生，因此，现阶段推动核电工业高效发展的关键点就是提升核裂变的安全性及稳定性，而包壳作为核材料中重要的包覆材料，在规避核材料泄露风险中发挥着至关重要的作用，这就需要以提升材料的完整性为基准，提升其抗腐蚀性。
本文就围绕压水堆一回路水化学对燃料包壳的影响进行了细化阐述及分析。
一、压水堆一回路水化学的管理方向在核电厂实际运行阶段，压水堆所发挥的作用不容忽视，而以回路水化学控制的侧重点就在于提升一回路系统的运行效率，在推动体系完善化建设的基础上，降低危害指标，从而进一步实现对腐蚀及磨损问题的合理规避，延长电厂系统设备的使用寿命，促使其安全性及稳定性指标进一步提升。
从本质上来看，压水堆一回路水化学的管控要点就是降低反应堆辐射，将不良影响降到最低，因此，在水化学控制中首先应当保护材料包壳的完整性，这是因为燃料包壳具有阻隔性作用，即使是在裂变作用下，释放的产物也不会直接接触环境，因此，提升包壳完整性对于核电厂可持续发展来说具有重要意义。
其次，包壳是否完整会受到较多因素的直接影响及作用，因此，提升其完整性的关键点就在于水化学，同时还应当提升一回路压力边界的完整性，这是因为一回路系统是仅次于包壳的保护屏障，当腐蚀及放射性产物呈现释放特点时，一回路就能充分发挥其阻隔作用，避免不良产物渗透到环境中。
压水堆化学03
原子核与原子核，或者原子核与其它粒子（例如中子、γ
光子等）之间的相互作用所引起的原子核的各种变化叫 做核反应。
核反应与核衰变的区别：自发与外在作用的区别变化范
围与程度相差很大。
3.核衰变 核衰变是放射性核素的特征核性质，在一般情况 下，不受外界条件，如温度、压力、电磁场等的 影响。 原子核放射出来的各种粒子称为核辐射。核衰变 可根据其发射的核辐射进行分类，最常见的有α衰 变、β衰变、γ衰变等。 自发裂变也是核衰变的一种，即原子核自发裂变 为两个或两个以上质量相近的核。
冷却剂温度对腐蚀产物的沉积也有很大影响。
一般说来，温度升高溶解度也随之增加，部分沉积物溶
解。95Zr和140Ba在较冷表面的沉积量比在较热表面要分 别高71倍和14倍，而温度对137Cs的沉积几乎没有影响 。但碘、钼等能以阴离子状态存在的核素的沉积量却随 温度升高而增加。
二、冷却剂中的裂变产物
图2-3-1是实测的压水堆中裂变产物γ射线能谱图， 其放射性主要由惰性气体裂变产物——氪和氙的各 种同位素产生，它们约占90%以上，碘的各种同位 素约占3%，铷-88约占1%，铯的各种同位素约小于 1% （1）放射性碘； （2）惰性气体裂变产物； （3）其它裂变产物。
（1）碘在水溶液中的形态 特性：浓度较高，易挥发，对人体的危害性大。 放射性碘在冷却剂中的浓度较高，且易挥发成为工 艺废气的主要成分之一，是压水堆厂房空气中（挥 发碘）对人体危害最大的核素。 正常运行时，由于冷却剂的泄露也会有少量的碘进 入安全壳的空气中，因而挥发性碘的去除是压水堆 厂房空气净化系统的首要任务，在压水堆核电站的 安全防护中占有重要地位。
应该指出，U235裂变反应成的稳定核素的量 要比放射性核素的量大得多，如稳定Kr与放 射性85Kr的质量比为49/0.3≈16。因此，在设 计各种工艺过程或进行有关实验时，不能忽 视化学性质相同的稳定同位素的存在。
模块式小型压水堆一回路水化学参数分析
Science &Technology Vision 科技视界模块式小型压水堆一回路水化学参数分析谢杨宋波王亮李毅张玉龙(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川成都610041)【摘要】本文在调研国内外压水堆核电厂一回路水化学的运行经验反馈的基础上，结合模块式小型压水堆的技术发展方向，对模块式小型压水堆一回路水化学运行参数进行分析研究，提出了模块式小型压水堆一回路水化学参数指标，可为模块式小型压水堆一回路水化学工况的设计、水化学规程的制定提供参考。
【关键词】水化学参数；一回路；模块式小堆0引言模块式小型压水堆由于其在安全特性及多用途性等方面的显著特点而备受关注，可在区域供电、海水淡化、城市供暖、工业供气等方面广泛应用，目前已成为核能领域的研究热点之一。
为提高模块式小型压水堆的经济性，减少对人员和环境的影响[1]，需在延长换料周期、缩短换料时间和加严剂量控制等方面予以考虑。
一回路水化学工况直接影响一回路结构材料的腐蚀以及腐蚀产物在堆芯的沉积，与核电厂机组的安全可靠运行密切相关。
为满足模块式小型压水堆向延长换料周期、缩短换料时间和加严剂量控制等方向发展的需求，有必要开展模块式小型压水堆一回路水化学参数研究工作，以确保反应堆冷却剂压力边界的完整性，确保燃料包壳的完整性以及维持燃料组件的设计性能，减少堆芯外辐射场的剂量率。
本文在调研国内外压水堆核电厂一回路水化学的运行经验反馈的基础上，对模块式小型压水堆一回路水化学运行参数进行分析研究，提出了模块式小型压水堆一回路水化学参数指标。
1模块式小型压水堆一回路水化学工况的基本要求模块式小型压水堆一回路水化学工况应满足如下基本要求：（1）能降低一回路结构材料的腐蚀速率，避免局部腐蚀的发生；（2）能减少腐蚀产物和杂质在燃料包壳表面的沉积，以避免热阻增加进而使燃料包壳的壁温升高，加速燃料包壳的腐蚀；（3）能减少腐蚀产物的释放以及向堆芯迁移和活化，以降低堆芯外辐射场的剂量率。
压水堆反应堆堆芯解读
大亚湾 900 MW 级压水堆第一个堆芯的布置如 上页图。该堆芯共有157个横截面呈正方形的无盒燃 料组件，其中53个核燃料组件中插有控制棒组件， 66个核燃料组件中装有可燃毒物组件，4个燃料组件
中插有中子源组件，其余34个则都装有阻力塞组件。
准圆柱状核反应区高约4m，等效直径3.04m。
为了提高堆芯功率密度和充分利用核
下管座同时还控制着通过各燃料组件的冷却剂的 上管座中部有一空间，刚离开燃料组件的冷却剂
在那里进行混合，然后再向上通过堆芯上板的流水 孔。
(c) 控制棒导向管
控制棒导向管：它和格架固定在一起构成燃料组件
的支撑骨架，并提供了插入控制棒组件、可燃毒物组件、 中子源组件和阻力塞组件的通道。
每个导向管都是由上下直径不同的Zr-4合金管组成，上 面大直径起导向作用并和控制棒间保持1mm左右的间隙，
(b) 分类
从运行要求上可把控制棒组件分成三类：控
制组、停堆组和短棒组。
o 控制组：在反应堆运行时可以插入或抽出，用以
补偿各种反应性变化，并可提供停堆能力，以实现 事故保护停堆。
o 停堆组：只用于停堆，当反应堆处于临界时总是全
部从堆芯抽出，仅仅在事故保护停堆时才插入。
o 短棒组：调节轴向功率分布、抑制氙振荡现象。
144
-
Ba Kr 3n
89
-
Ba 144 La 144 Ce 144 Pr 144 Nd
-
89
Kr 89 Rb 89 Sr 89 Y
-
或
n 235 U 236 U* 140 Xe 94 Sr 2n
140
Xe 140 Cs 140 Ba 140 La 140 Ce
压水堆与沸水堆
• 从维修来看，压水堆因为一回路和蒸汽系统分开，汽轮机 未受放射性的沾污，所以，容易维修。而沸水堆是堆内产 生的蒸汽直接进入汽轮机，这样，汽轮机会受到放射性的 沾污，所以在这方面的设计与维修都比压水堆要麻烦一些。 • 以沸水堆为动力源的核电厂。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 须使用低浓铀，且须停堆换料。截至1996年底为止，全世 界已运行的沸水堆有94座，总功率78285MW，占全世界 已运行核电厂反应堆总数的21.7%和总功率的22.7%，仅 次于压水堆；在建的沸水堆有6座，总功率7320MW，占 全世界在建核电厂反应堆总数的9.5%和总功率的14.1%。
15
16
控制棒组件
结构组成：24跟吸收剂棒＋星形架 组件数目保证： 卡棒准则，功率 分布，弹棒事故
17
堆芯相关组件
可燃毒物组件，初级中子源组件，次级中子源组件， 阻力塞组件
结构上的共同点：
支承结构：一个压紧组件形成的支承结构 24 根棒束
18
可燃毒物组件
作用：用于第一燃料循环，降低硼浓度， 半尺慢化剂的负温度系数 可燃毒物材料：硼玻璃管（B2O3+SiO2） 初装料：48×12(棒)＋ 18×16(棒)+2×16=896 第一次换料时全部卸出，换阻力塞组件
• 安全可靠是核电站发展的基石，中国 也始终把核电安全放在第一位。我们 有理由相信，随着经验的积累以及技 术的进步，核电站的安全性能将逐步 得到进一步提高，将要发展的第三代 反应堆和未来的第四代反应堆会为我 们安全利用核能营造新的环境。
7
中核集团首台百万级压水堆核电站的蒸汽发生器
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水化学技术规范
核电站水化学
图1 全球2003-2030年净电力消费总量 中国和美国将分别以43000和19630亿千瓦时的增长速度引领全球电力消费增长。 节选自美国能源信息署《国际能源展望2006》电力部分
图2 2005年核电在本国发电总量所占比重排名
我国的核电发展形势
• 我国目前已运营的核电站：
– 广东深圳的大亚湾核电站： 2台100万千瓦机组。 – 岭澳核电站： 2台100万千瓦机组。 – 浙江嘉兴的秦山核电站： 2台30万＋2台70万＋2台60万机组。 – 江苏省连云港市田湾核电站：
3.12, 1号爆炸 1,2号泄压， 1号注海水
3.17直升机注水 4.3, 2号堵缝失败 4.17, 7.1 级地震
卡车运来的移动式柴油发电机 接口不兼容，无法使用！电池 耗尽后，余热无法再被带走
4.12，日本原子能安 全保安院将福岛核事 故定为最高级7级
福岛核电站反应堆示意图
AP1000
• • • • • 简化系统，提高操作性 提高抗震等级 沿用成熟压水堆技术 设计寿命60年 热工裕量15%以上，即使 10%的蒸汽发生器传热管 堵管也能达到额定功率 • 依靠自然力的安全设计 • 可包容损坏堆芯
一回路系统包括反应堆（原子锅炉）、冷却剂回路、 蒸汽发生器等（简称核岛）。 二回路系统包括汽轮机、发电机、循环冷却水系统 等（简称常规岛）。 输变电系统包括变压器、电网设施等。
核电站压水堆中，水的作用是什么？
• 压水堆中，水的作用极其重要： • ①在一回路中,用作冷却剂和慢化剂。在二 回路蒸汽发生器中，水蒸汽将热能传输给汽 轮机，进行能量交换； • ②在换料和燃料贮存过程中用作屏蔽材料； • ③在安全注射和安全壳喷淋系统中用来确保 反应堆事故下的安全； • ④配成各种水溶液对人员和设备进行化学去 污。
目标：熟悉压水堆水化学基本知识
水化学管理主要项目
• • • • • • • 1）一回路加硼酸 （化控） 2）一回路加LiOH调pH值 （抑制腐蚀） 3）一回路加氢 （去除溶解氧） 4）一回路净化系统 （除腐蚀、裂变产物） 5）一回路放射性监测 （评价燃料完整性） 6）补水除盐系统为各回路提供合格水源。 7）二回路控制氧、氯，碱性水 （减小腐蚀） P58 P67
• 目前，已获得工业规模应用的核电站堆型 是：
• • • • • 压水堆 沸水堆 重水堆 气冷堆 快中子增殖堆 51.3 32 % 5.4 8.4 2.9 %
% % %
压水堆
• 冷却剂： H2O(l)； • 工作温度： 290-320 o C • 压力：15.5MPa
压水堆核电站
由一回路系统、二回路系统和输变电系统三个部分组成。
• 反应堆运行过程中的水化学
–反应比较缓慢且不明显,常常为人们所忽略. –严重危及反应堆的安全 –关系到反应堆的控制,运行,换料,维修,安全 及环境保护等一系列环节,是整个压水堆系统 中不可缺少的一个方面.
本课程主要内容
核电站中的水化学问题
（包括水和水溶液基础知识； 核电站常用结构材料的腐蚀与防护； 核电站一、二回路化学； 压水堆水处理系统； 核电厂放射性污染及其处理等）
福岛核电站事故
3.11, 2:46pm 9级地震、海啸 3.14, 11.01am 3号爆炸 3.15, 2号爆炸； 4号起火 3.30 1,2,3号安 全壳都破损 5.5, 反应堆换气运转 6~9月 做罩子 1,2,3号自动停堆 地震摧毁了外部电力供应 海啸摧毁柴油发电机组 启用紧急电池维持最多8h
反应堆运行过程中的水化学涉及哪些环节？
• • • • • • • • • 水的辐照分解 燃料包壳的腐蚀变化 一回路结构材料的腐蚀变化 活化腐蚀产物的循环 二回路蒸汽发生器传热管的腐蚀失效 水质管理（监测、杂质和辐射的去除） 添加反应控制剂调节功率 加氢抑制水的辐射分解 调节pH值抑制系统结构材料的腐蚀
• 德国现拥有17座核电站，23%的电力来自核电 • 德国已于2011年6月底立法，计划到2022年关 停德国全部核电站，并代以可再生能源和燃气 发电。 • 瑞士则计划在2034年前全面放弃核电。 • 意大利在进行公投之后，也对核电说拜拜。 国家能源局规划司规划处表示，未来将在确保安 全的基础上加强核电发展，到2015年实现4000万 装机的计划目标将维持不变。
2台100万机组。 共920万千瓦。
发电量仅占全国总发电量的3% • 根据国务院日前正式批复的《核电中长期规划》，目前在建的28台机组总装 机已近4000万千瓦 ，分布在包括甘肃、安徽、河南等内陆省份在内的13个 省市地区。
•发展目标：到2015年，核电运行装机容量达到4000万千瓦， 到2020年装机不低于7000万千瓦，市场规模将超万亿元， 以AP1000三代核电技术为主流。 • 核电占全部电力装机容量的比重从现在的不到2%提 高到4%，核电年发电量达到2600－2800亿千瓦时。
核电发展蒸蒸 日上！但是…
日本大地震造成严重的核危机，引发 全球对发展核电的担忧
福岛核电站事故
福岛核电站是目前世界上最大的核电站，由福岛一站、福岛二 站组成，共10台机组（一站6台，二站4台）。 福岛核电站的核反应堆都是单循环沸水堆，只有一条冷却回路， 蒸汽直接从堆芯中产生推动汽轮机。MOX混合氧化物燃料。 一站1号机组于月投入商业运行。已经服役40年，这一机组原本计划延寿 20年，但因事故宣布一站的1至6号机组将全部永久废弃。