核反应堆工程
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浅谈日本福岛核电厂事故
• 一、福岛核电厂事故最新报道 • 二、沸水反应堆简介 • 三、核反应堆不是原子弹 • 四、深大微堆简介
• 日本福岛核电站
• 福岛核电站（Fukushinia Nuclear Power Plant）位于北纬37度25分14秒，东经141 度2分，地处日本福岛工业区。它是目前世 界最大的核电站，由福岛一站、福岛二站 组成，共10台
1987 1,100 MW Hi核电厂卫星地图
3月14日福岛第一核电站3号机组爆炸后景象。
• 事故：
• 由于地震的影响，福岛第一核电站1、2、3号反应堆 先后发生氢气爆炸。4号反应堆爆炸起火燃烧。
• 后果：反应堆内部设备损毁，堆芯可能熔化。
放射性物质外泄。
• 控制棒：控制棒为十字形，它由几十根装有碳化 硼粉末的不锈钢细管组成，安置在四个燃料组件 盒中间间隙内。沸水堆的冷却剂内一般不加硼， 因此控制棒是停闭反应堆的主要手段。控制棒驱 动机构通过液压系统传动，使控制棒从堆芯底部 插入。因为堆芯下部蒸汽份额较小，功率密度较 高，所以从堆芯底部插人控制棒可降低堆芯下部 的反应性，有利于轴向功率的展平。控制棒的这 种布置也有利于为压力容器上部留出充分的空间， 作为安置气水分离器和蒸汽干燥器之用，反应堆 停堆后控制棒不影响换料操作。
• 沸水堆循环中，把通过堆芯的1/3流量抽出 压力容器，用两台外部循环泵将其加压后 重新打入压力容器，驱动18—24台喷射泵 抽吸其余2/3的流量。两股水流合并通过扩 散器增压而达到到所需的压头。
• 堆芯主要由核燃料组件、控制棒等组成， 同压水堆一样也采用2％—3％富集度235U的 UO2作为核燃料，将UO2制成圆柱状芯块后 装入锆合金包壳内。
• 沸水堆的一个较大的缺点是从反应堆产生的蒸汽 会把放射性物质直接带到汽轮机、冷凝器、给水 泵等设备，污染的范围较大。
沸水堆流程与特点
• 沸水堆核电站工作流程是：冷却剂（水）从堆芯 下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从燃料棒那 里得到了热量，使冷却剂变成了蒸汽和水的混合 物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，将分离出的 蒸汽来推动汽轮发电机组发电。
• 压力：7MPa
• 沸水堆采用直接循环，所以系统比较简单，回路 设备少，且设备所承受的压力较低，易于加工制 造。“这是沸水堆的一个较大优点”？
• 由于反应堆产生的蒸汽直接送往汽轮机，因此反 应堆内必须设置气水分离设备。气水分离器和蒸 汽干燥器设置在堆芯上方，从堆芯流出的蒸汽和 水的混合物先经过离心式气水分离器以除去大部 分的水，从分离器出来的湿蒸汽再进入波纹板式 蒸汽干燥器以提高蒸汽干度，然后通过管道直接 进入汽轮机。
• 设置在堆芯周围环形空间的喷射泵把来自气水分 离器的水和从汽轮机冷凝后流回的给水送往堆芯 去进行再循环。喷射泵由堆外两个循环回路的水 流驱动。循环回路从环形空间的下部抽取一部分 冷却剂，通过循环泵以高压进入喷射泵的喷嘴， 利用喷嘴喷射原理，使喷射泵的喉部形成高速水 流，高速水流造成了一个低压区，把附近未经过 循环回路的水吸人喷射泵，并强迫冷却剂水到达 堆芯底部的水腔后再向上流经堆芯。
福岛核电厂堆型-沸水堆
• 沸水堆与压水堆同属轻水堆，与压水堆不同之处是沸 水堆的堆芯内产生的蒸汽直接进入汽轮机做功。沸水 堆是首先由美国的GE公司发展起来的，目前很多国 家都有能力建造沸水堆，在当今的动力反应堆中，沸 水堆大约占路23％。沸水堆的研制起步较晚，但由 于它具有系统压力低、循环回路简单等优点，因此受 到一些用户的欢迎。
• 控制棒驱动机构装在压力容器的底部，先进的沸 水堆一般都采用电力和液压两种驱动方式，正常 运行时使用电力驱动，使控制棒缓慢插入和抽出； 当发生事故时采用液压驱动，可将所有控制棒同 时快速插入堆芯。液压驱动是靠氮气加压水箱实 现的，加压水箱中经常保持16MPa的压力，可以 确保在紧急停堆时将控制棒插入堆芯。
• 第二核电厂有4台机组，均为沸水堆（BWR），地震前均正常运 行。
• 机组
堆型
服役 电功率
核岛供应商
• 1号机 BWR-5
1982 1,100 MW Toshiba
• 2 号机 BWR-5
1984 1,100 MW Hitachi
• 3号机 BWR-5
1985 1,100 MW Toshiba
• 4号机 BWR-5
• 2 号机 BWR-4
1974 784 MW General Electric
• 3号机 BWR-4
1976 784 MW Toshiba
• 4号机 BWR-4
1978 784 MW Hitachi
• 5号机 BWR-4
1978 784 MW Toshiba
• 6 号机 BWR-5
1979 1,100 MW General Electric
• 与压水堆相比，沸水堆没有蒸汽发生器，采用蒸汽直 接循环，因此它更接近常规的蒸汽动力装置。在沸水 准中，燃料产生的热量大部分使水汽化，冷却剂一次 流过堆芯吸收的热量多，因此，对于同样的热功率， 通过沸水堆堆芯的冷却剂流量小于压水堆内冷却剂流 量。
沸水堆结构
• 沸水堆壳体内装有堆芯、堆内支撑结构、 气水分离器、蒸汽干燥器和喷射泵等。
机组（一站6
台，二站4台）
• 均为沸水堆
• 总装机容量：
~9000MW
• 日本福岛基地有两个核电厂，共10台机组。
• 第一核电厂有6台机组，均为沸水堆（BWR）。地震前，1、2、 3号机正常运行，4、5、6号机正在大修或停堆检修。
• 机组
堆型
服役 电功率
核岛供应商
• 1号机 BWR-3
1970 460 MW General Electric
• 事故等级：日本暂定为四级，法国定为6级。
• 20公里半径内，居民撤离
• 中新网3月15日电 据日本共同社报道，日本政府宣 布福岛第一核电站周围30公里范围内为禁飞区。 福岛第一核电站四个机组日前分别发生氢气爆 炸。日本首相菅直人15日上午发表告国民书，指出 福岛第一核电站的核泄漏问题趋向严重，要求在核 电站20公里至30公里范围内的居民也要做好防止核 辐射的准备。
• 一、福岛核电厂事故最新报道 • 二、沸水反应堆简介 • 三、核反应堆不是原子弹 • 四、深大微堆简介
• 日本福岛核电站
• 福岛核电站（Fukushinia Nuclear Power Plant）位于北纬37度25分14秒，东经141 度2分，地处日本福岛工业区。它是目前世 界最大的核电站，由福岛一站、福岛二站 组成，共10台
1987 1,100 MW Hi核电厂卫星地图
3月14日福岛第一核电站3号机组爆炸后景象。
• 事故：
• 由于地震的影响，福岛第一核电站1、2、3号反应堆 先后发生氢气爆炸。4号反应堆爆炸起火燃烧。
• 后果：反应堆内部设备损毁，堆芯可能熔化。
放射性物质外泄。
• 控制棒：控制棒为十字形，它由几十根装有碳化 硼粉末的不锈钢细管组成，安置在四个燃料组件 盒中间间隙内。沸水堆的冷却剂内一般不加硼， 因此控制棒是停闭反应堆的主要手段。控制棒驱 动机构通过液压系统传动，使控制棒从堆芯底部 插入。因为堆芯下部蒸汽份额较小，功率密度较 高，所以从堆芯底部插人控制棒可降低堆芯下部 的反应性，有利于轴向功率的展平。控制棒的这 种布置也有利于为压力容器上部留出充分的空间， 作为安置气水分离器和蒸汽干燥器之用，反应堆 停堆后控制棒不影响换料操作。
• 沸水堆循环中，把通过堆芯的1/3流量抽出 压力容器，用两台外部循环泵将其加压后 重新打入压力容器，驱动18—24台喷射泵 抽吸其余2/3的流量。两股水流合并通过扩 散器增压而达到到所需的压头。
• 堆芯主要由核燃料组件、控制棒等组成， 同压水堆一样也采用2％—3％富集度235U的 UO2作为核燃料，将UO2制成圆柱状芯块后 装入锆合金包壳内。
• 沸水堆的一个较大的缺点是从反应堆产生的蒸汽 会把放射性物质直接带到汽轮机、冷凝器、给水 泵等设备，污染的范围较大。
沸水堆流程与特点
• 沸水堆核电站工作流程是：冷却剂（水）从堆芯 下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从燃料棒那 里得到了热量，使冷却剂变成了蒸汽和水的混合 物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，将分离出的 蒸汽来推动汽轮发电机组发电。
• 压力：7MPa
• 沸水堆采用直接循环，所以系统比较简单，回路 设备少，且设备所承受的压力较低，易于加工制 造。“这是沸水堆的一个较大优点”？
• 由于反应堆产生的蒸汽直接送往汽轮机，因此反 应堆内必须设置气水分离设备。气水分离器和蒸 汽干燥器设置在堆芯上方，从堆芯流出的蒸汽和 水的混合物先经过离心式气水分离器以除去大部 分的水，从分离器出来的湿蒸汽再进入波纹板式 蒸汽干燥器以提高蒸汽干度，然后通过管道直接 进入汽轮机。
• 设置在堆芯周围环形空间的喷射泵把来自气水分 离器的水和从汽轮机冷凝后流回的给水送往堆芯 去进行再循环。喷射泵由堆外两个循环回路的水 流驱动。循环回路从环形空间的下部抽取一部分 冷却剂，通过循环泵以高压进入喷射泵的喷嘴， 利用喷嘴喷射原理，使喷射泵的喉部形成高速水 流，高速水流造成了一个低压区，把附近未经过 循环回路的水吸人喷射泵，并强迫冷却剂水到达 堆芯底部的水腔后再向上流经堆芯。
福岛核电厂堆型-沸水堆
• 沸水堆与压水堆同属轻水堆，与压水堆不同之处是沸 水堆的堆芯内产生的蒸汽直接进入汽轮机做功。沸水 堆是首先由美国的GE公司发展起来的，目前很多国 家都有能力建造沸水堆，在当今的动力反应堆中，沸 水堆大约占路23％。沸水堆的研制起步较晚，但由 于它具有系统压力低、循环回路简单等优点，因此受 到一些用户的欢迎。
• 控制棒驱动机构装在压力容器的底部，先进的沸 水堆一般都采用电力和液压两种驱动方式，正常 运行时使用电力驱动，使控制棒缓慢插入和抽出； 当发生事故时采用液压驱动，可将所有控制棒同 时快速插入堆芯。液压驱动是靠氮气加压水箱实 现的，加压水箱中经常保持16MPa的压力，可以 确保在紧急停堆时将控制棒插入堆芯。
• 第二核电厂有4台机组，均为沸水堆（BWR），地震前均正常运 行。
• 机组
堆型
服役 电功率
核岛供应商
• 1号机 BWR-5
1982 1,100 MW Toshiba
• 2 号机 BWR-5
1984 1,100 MW Hitachi
• 3号机 BWR-5
1985 1,100 MW Toshiba
• 4号机 BWR-5
• 2 号机 BWR-4
1974 784 MW General Electric
• 3号机 BWR-4
1976 784 MW Toshiba
• 4号机 BWR-4
1978 784 MW Hitachi
• 5号机 BWR-4
1978 784 MW Toshiba
• 6 号机 BWR-5
1979 1,100 MW General Electric
• 与压水堆相比，沸水堆没有蒸汽发生器，采用蒸汽直 接循环，因此它更接近常规的蒸汽动力装置。在沸水 准中，燃料产生的热量大部分使水汽化，冷却剂一次 流过堆芯吸收的热量多，因此，对于同样的热功率， 通过沸水堆堆芯的冷却剂流量小于压水堆内冷却剂流 量。
沸水堆结构
• 沸水堆壳体内装有堆芯、堆内支撑结构、 气水分离器、蒸汽干燥器和喷射泵等。
机组（一站6
台，二站4台）
• 均为沸水堆
• 总装机容量：
~9000MW
• 日本福岛基地有两个核电厂，共10台机组。
• 第一核电厂有6台机组，均为沸水堆（BWR）。地震前，1、2、 3号机正常运行，4、5、6号机正在大修或停堆检修。
• 机组
堆型
服役 电功率
核岛供应商
• 1号机 BWR-3
1970 460 MW General Electric
• 事故等级：日本暂定为四级，法国定为6级。
• 20公里半径内，居民撤离
• 中新网3月15日电 据日本共同社报道，日本政府宣 布福岛第一核电站周围30公里范围内为禁飞区。 福岛第一核电站四个机组日前分别发生氢气爆 炸。日本首相菅直人15日上午发表告国民书，指出 福岛第一核电站的核泄漏问题趋向严重，要求在核 电站20公里至30公里范围内的居民也要做好防止核 辐射的准备。