压水堆核电厂运行原理及总体介绍

这种堆一般以天然铀金属元件做燃料。以石墨为慢化剂、水为冷却剂 的热中子反应堆。
❖ 石墨气冷堆
以石墨为慢化剂、以气体（二氧化碳或氦气）作为冷却剂的反应堆。 这种堆经历了三个发展阶段，产生了三种堆型：天然铀石墨气冷堆、 改进型气冷堆和高温气冷堆。
❖ 快堆核电站
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。 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％。快堆 不能用水作冷却剂，而普遍采用液态金属钠把热量带出来。 是世界上第四代先进核能系统的首选堆型，代表了第四代 核能系统的发展方向。
氘核
〓 （m）
精确的计算 表明氘核的 质量比中子 和质子的质 量之和要小
一些．
质子 （mp）
质量亏损
5
质能方程
物体的能量和质量之间存在着某种联系：
物体的能量和
质量之间存在密切
的联系，他们的关
系是：
质
E mc2 能
方
核子在结合成原 程
子核时出现质量亏
损，要放出能量，
大小为：
E mc2
爱因斯坦
6
裂变
吸收能量 核 反 应
核子结合成原子核 放出能量 有些重核分裂成中等质量的核
有些轻核结合成中等质量的核
7
裂变
物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的 反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核，释放 出核能的反映叫做聚变．
〓
聚变
〓
8
裂变
铀核的裂变
1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发 现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子 又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应．
不同的核电技术从能量生成机理上都是一样的，差别在于 冷却方式的不同，按照冷却方式不同分为： 压水堆核电厂； 沸水堆核电厂； 重水堆核电厂； 石墨水冷堆核电厂； 石墨气冷堆核电厂； 高温气冷堆核电厂； 快中子增殖堆核电厂等。
❖ 压水堆核电站
使用加压轻水（即普通水）作冷却剂和慢化剂，且水在堆内不沸腾的 核反应堆。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。
CNNC
压水堆核电厂运行原 理及总体介绍
二〇一三年八月
在核物理学中，原子 核在其他粒子的轰击 下产生新原子核的过 程，称为核反应．
2
核反应
原 子 核
电子
中子和质子最初就是通过原子核的人工转变 这一核反应发现的：
粒子轰击氮核→质子
+ 14
7
N
+
Hale Waihona Puke 4 2He→
17 8
O
1 1
H
粒子
质子
粒子轰击铍核→中子
9 4
Be
+
4 2
He
→
12 6
C
+
1 0
n
粒子
中子
和衰变过程一样，核反应中，质量数和电荷数都守恒．
3
质能方程
化学反应中，往往要吸热或放热，类似的核反应 中也伴随着能量的变化．
中子
氘核
质子
4
核反应放 2.2MeV（ ） 出的能量
叫做核能
质能方程
物理学家研究质子、中子和氘核之间的关系发现：
中子 （mn）
❖核电技术进化过程
❖中国核电现状
截止到2013年2月21日，我国大陆已建成并投入商业运行的核电站有 7个，分别为浙江秦山核电站一期、二期、三期，广东大亚湾核电站 和岭澳核电站一期、二期，江苏田湾核电站，共15台机组。
此外，2011年7月21日，中国实验快堆成功实现并网发电；宁德1号 机组、红沿河1号机组也分别于2012年12月28日、2013年1月17日成 功并网发电。因此，我国大陆实际在运机组共18台。
截至2012年底，全国发电装机容量达到11.44亿千瓦，其中核电1257 万千瓦，占全国总装机容量的1.10 %。
❖ 世界核电分布图
❖ 在当前，全世界有33个国家和地区有核电站，核发电量占 全世界发电总量的17%，有的国家甚至超过70%。核电站 中以压水堆、沸水堆所占的比例最大。全世界各种堆型核 电机组数占核电总机组数的份额：压水堆占60%，沸水堆 占20%，重水堆占10%，其他堆占10%。
❖ 核电厂的种类
❖ 沸水堆核电站
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。
❖ 重水堆核电站
以重水堆为热源的核电站。重水堆是以重水（H2O2）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。
❖ 石墨水冷堆
ΔE Δmc2 201MeV
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧 10 时释放的能量．
❖什么是核电站？
核电站（nuclear power plant）是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(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 核裂变反应而发电。核电站一般分为两部分：利用原子核 裂变生产蒸汽的核岛（包括反应堆装置和一回路系统）和 利用蒸汽发电的常规岛（包括汽轮发电机系统），使用的 燃料一般是放射性重金属：铀、钚。
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铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为 钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：
U 235
92
+
1 0
n
→
15461Ba
+
92 36
Kr
+
310 n
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质 量小于裂变前的总质量，质量亏损：
Δm 0.35781027 kg
释放出的能量为