反应堆安全分析汇总

2000-1500美元KW-1
1330美元KW-1
下降 规模 技术进步
不同能源链的外部成本 能源 成本 m欧元/千瓦时 煤 15 褐煤 10 油 12 气 0.6 风 2.2 水 2.2 核 0.4
核电站同其他工业一样，也存在着各种各样的危险。但
它又有区别于其他工业的一些特点。 如在事故工况下，会伴随有电离辐射和放射性物质的释 放。而这种辐射只能通过特定的仪器才能检测到，因而给人 们带来极大的心理恐慌。 如何减少和减轻由于这种辐照对工作人员、居民和环境 造成的危害就形成了一种区别于常规工业安全的特殊安全问

2）压紧型（“内爆式”）：初始状态为次临界状态的
球（譬如说，常密度时30kg 的235U球），然后用炸药
从四周向内爆压，将铀的密度很块压到两倍以上，达到
高超临界，压紧型用核燃料省，效率高。中心用中子点 火器点火。
0.4和平利用核能
石油面临枯竭
温室效应的危害
煤对环境的污染

而反应堆的结构和特性与
核电占电力生产16%， 仅次于化石燃料和水电 – 轻水堆核电站占92% –重水堆核电站占4%,
–气冷堆占4％。
0.11核电发展历史与现状

过去20年中核能迟滞发展的原因： ——经济增长放慢，能源需求增 长幅度明显下降。
——两次核事故的影响。1979年美国三哩岛事故（5级核事故 ，1986年切尔诺贝利事故（7级核事故）。
比同等规模火电 厂的影响低100倍
0.8核电是经济的能源
相同功率火电厂 的1.3～1.5倍 核电站单位造价成本高的原因，主要是核电站本身特点 造成的安全成本和质量成本高，
核电站运行成本低的主要原因，是核电发电总成本中的
燃料和运行检修费用则明显地低于常规燃煤燃油电厂。
发电成本却只有 火电厂的三分之 二到三分之一
二回路水，二回路水吸热变成蒸汽进入汽轮发电机组。冷
却剂放出热量后，温度降低，再由主泵送回到堆芯内吸热。 如此反复循环，核裂变能就不断被带出堆外。

一回路系统集中布置在一个圆筒形混
凝土建筑物内，此建筑物称为安全壳，是
防止放射性外泄的安全屏障之一。

冷却剂压力由稳压器控制，基本保持 不变。工作时，稳压器上半部为蒸汽，下 半部为水，直接和冷却剂连通。当压力升 高时，向稳压器汽空间喷入温度较低的一 回路水，使蒸汽凝结，造成压力回降；当
不同能源链温室气体排放系数（等效碳(g)/kWh） 90年代技术 新技术 最大 最小 褐煤 336 261 228（2005～2020技术） 煤 357 264 206（2005～2020） 石油 246 219 149（2005～2020） 太阳能 76.4 27.3 8.2 （2010～2020） 水力 64.4 1.1 生物质 16.6 8.4 风 13.1 2.5 核 5.7 2.5
题，我们称之为核安全。
核电站同其他工业一样，也存在着各种各样的危险。但它又
有区别于其他工业的一些特点。
为保证核安全，核电站采取一系列的安全措施，其中应 急计划和准备就是核电站核安全纵深防御的一个组成部 分，是在核电站发生核事故时所采取的紧急应付对策， 以避免或减少放射性对人及环境的危害。
0.9核电是安全的能源
反 应 堆 控制与 安 全 （安全分析部分）
目 录 一 核电厂安全概述 二 放射性与裂变产物 三 反应堆事故的环境后果 四 核电厂事故分析 五 概率风险评价与超设计基准事故 六 核电厂的审批和管理

零 引言 0.1任何工业活动在给人类带来财富和各种 利益的同时也会给人类带来一定的危害
地表塌陷 煤电链1×106 m2 /(GWea)
核电链1.6×102 m2 /(GWea)。 核能是一种环境友好的绿色能源。
我国煤电链温室气体排放系数 (g-CO2/kWh) [4]
CH4 132.4 N2O 3.1 CO2 72.4 0.54 6.24 65.2 1.32 978 合计 207.9 0.54 6.24 67.9 1.32 1018.4 1302.3
238U含量，
省份 湖北 湖南
Bq/kg 平均值
236Ra含量，Bq/kg
232Th含量，
平均值
Bq/kg 平均值
2315 402
2042.6 701
657.5 15.8
江西 安徽 浙江 全国
1178 651.3 1408 1537
1561.8 839.1 1293.6 1473
28 10.4 35 146.2
0.8核电是经济的能源
一座1000MW的核电站，每年只需30吨左右的核燃料， 而同功率的煤电站，每年需330万吨的煤炭。 发电站每度电的成本包括建造投资费、燃料循环费及运
行维护费。
核电站 煤电站
建造费 60~70% 20~30%
燃料费 ~30% 60~70%
进口电站
自主设计建造： 秦山二期 批量

0.10核电发展历史与现状

核电发展的第三阶段：迟滞发展阶段。 大批核电站订单被取消，新建核电站的数量明显减少 。 一些国家取消核电发展计划
0.10核电发展历史与现状

核电现状（2007年） 在30个国家
运行436台核 电机组，
总装机369.16GWe, 建设中机组29台，
装机22.603GWe。
关于放射性
煤中放射性活度
232Th
235U
Bq/kg 56
226Ra
Bq/kg
232Th
Bq/kg
全国
39
32
wenku.baidu.com
湖南
53
141.6
27.4
石煤电厂和核电厂产生的集体剂量 益阳泥江 电站 石煤 浙江安仁电厂 核电站 3.6×103人· Sv/a <1人· Sv/a 4.3×102人· Sv/a
全国煤矿石煤放射性含量分布

压水堆核燃料是由235U富集度为2% ~4%的UO2组成，
用压力为15.5MPa（绝对压力），温度约300℃的普通水
(轻水)作为冷却剂,水在堆芯内不发生沸腾，所以叫做压水 反应堆。

一回路系统基本是封闭系统。冷却剂由主泵进行输送， 经反应堆吸收核裂变能温度增加后进入蒸汽发生器里面的
传热管，冷却剂在传热管内流动把热量传给在管外流动的
239和复杂而精密的引爆系统所
组成的。通过引爆系统把裂变物 质压紧在一起，达到超临界体积， 于是瞬时形成剧烈的不受控制的 链式裂变反应，在极短时间内，
释放出巨大的核能，产生了核爆
炸。
0.3核电站与原子弹

1）压拢型（“枪式”）：初始状态为分开的两部分 （譬如说，两半球），每一部分都次临界（譬如说， <40kg 235U)，然后用炸药使两部分很块压拢，达到高 超临界。
原型堆、示范堆
（50年代初－60年代初）



1957年美国建成 Shiping Port （PWR）
1960年美国建成 Dresden－1（BWR）

0.10核电发展历史与现状
商用动力反应堆

核电发展的第二阶段：
高速发展阶段
（60年代－70年代） ——大量建设核电站

第二代核电站

——积极发展多种堆型 ，包括快中子增殖堆、 高温气冷堆等 这一时期基本形成了目 前世界核电的格局
料引不起核爆炸，正像啤酒和白酒都含有酒精，白 酒因酒精含量高可以点燃，而啤酒则因酒精含量低 却不能点燃一样。
0.2白酒与啤酒

在设计上总是使反应堆具有自稳定特性，即当核 能意外释放太快，堆芯温度上升太高时，链式裂变
反应就会自行减弱乃至停止。
0.3核电站与原子弹

原子弹是由高浓度的（大于 93%）裂变物质铀－235或钚－
两次重大反应堆事故打击了投资者的信心，造成了公众对核电
站安全的不信任
—— 90年代以后，工业化对环境和生态的负面影响日益凸现
环保主义浪潮高涨，可持续发展的观念深入人心，在公众的
反对浪潮中，核能首当其冲 。
0.11核电发展历史与现状
虽然从80年代后期开始，核电进入了迟滞发展的时期，但先进
反应堆技术的发展并未停止
0.7核电是清洁的能源
对环境的影响
煤电链
在我国，由于严重的环境污 染和酸雨造成的经济损失平 均每年就达370亿美元,占 在正常情况下排出SO2和NOx等对森林、 GDP的5%，
农作物等有明显影响
核电链 除切尔诺贝利事故外，未发现可察觉的影响。
固体废物占地面积 煤电链 2.1×104 m2 /(GWea) 核电链 1×104 m2 /(GWea)
对公众健康的影响
辐射照射 煤电链420人Sv/(Gwea)
核电链为8.39人· Sv/(Gwea)
煤电链约为核电链的50倍
非辐射
健康危害评价方法
煤电链为12人/(Gwea) 核电链为0.67人/(Gwea)
煤电链比核电链高1个数量级
如果综合考虑电厂的化学和放射性污染物所产生的影响， 以致癌危险率表示的话，则核电站正常运行工况下的排放的 致癌危险率只有3.4×10-8/(人.年) 。
固有安全性 。 负反应性，多普勒效应，非能动安全
专设安全设施 安全注入系统，安全壳喷淋系统，辅助 给水系统，安全壳隔离系统
0.10核电发展历史与现状 核电发展已有半个世纪的历史

核电发展的第一阶段： 实验示范阶段 1951年 美国首次实现 利用核能发电(EBR-1) 1954年 前苏联第一座 试验核电站并网发电

广岛、长崎原子弹的爆炸 比基尼岛的悲剧
0.2白酒与啤酒

核电站不会像原子弹爆炸，核燃料中的有效成 分是铀－235，铀－235同样也是原子弹中的核炸药， 那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢？不必担心， 绝没有这种可能性！核燃料中铀－235的含量约为
3%，而核炸药中铀－235含量高达90%以上。核燃
渐进型（第三代)反应堆： ——反应堆堆芯熔化概率从10－3－10－4/堆· 年下降到 10－5/堆· 年 ——反应堆寿期从40年延长到60年 ——换料周期从12个月延长到24个月 ——计划停堆次数少于1次/年
PWR—— AP1000， EPR，ABWR
0.12压水堆电站运行原理
0.12压水堆电站运行原理
原子弹完全不同，反应堆大都
采用低浓度裂变物质作燃料， 而且这些燃料都分散布置在反 应堆内，在任何情况下，都不 会像原子弹那样将燃料压紧在
一起而发生核爆炸。

而且，反应堆有各种安全 控制手段，以实现受控的链式 裂变反应。
0.5两次重大核事故加强核能应用的安全防 范意识

三里岛核电站事故

切尔诺贝利核电站事故
压力降低时，稳压器水空间中的电加热器
通电，加热稳压器里面的水使其蒸发成汽， 造成压力回升。

二回路系统由汽轮发电机组、冷凝器、凝结水泵、主

机动车的使用给交通运输带来极大的便利，同时也不 可避免地会引发交通事故。

火力发电厂带来电能的同时亦带来由于SO2，CO2等
气体释放造成的温室效应和酸雨。 “福兮祸所依，祸兮福所附”

核武器加剧人们的核恐惧心理
科学的本意在为人类谋取福利。不幸的是，在这个充 满斗争和混乱的世界上，原子核刚从实验室崭露头角 的时候，就被人们拖进了战争的深渊，败坏了原子核 能的声誉。
开采 选煤 运输 自燃 电厂建设 供电运行
2.7 40.4
我国核电链温室气体排放系数(g-CO2/kWh)[5]
材料名称 水泥 碳钢 不锈钢 （合金钢） 铜 铝 硝酸 工艺用煤 石灰 火电 合计 建设期间 合计 3.14 3.11 1.86×10-1 2.07×10-1 2.10×10-2 6.02×10-2 6.63×10-5 4.87×10-3 6.726 8.32×10-1 8.53×10-1 9.42×10-4 5.06 6.85 生产运行期间 合计 3.52×10-3 2.20×10-1 1.43×10-2 总计 3.14 3.33 0.20 0.21 0.02 0.83 0.91 1.01×10-3 5.06 13.71
0.6各种能源危险性比较

究竟哪一种能源系统对人类的健康造成的危险性更大
呢？

回答这一问题不能只从其大小和外观来看，必须用单
位能量所造成的危险——即对人类健康造成的总危险除
以该能源系统产生的净能量来衡量，同时还要考虑到全 部能量的循环，如果仅仅计算和比较部分系统造成的危 险性是不能说明问题的。
表 1. 各种能源系统每单位能量输出造成的劳动日损失 能源种类 煤 石油 核电站 天然气 海洋热 风能 太阳能空间加热 太阳能热电式 太阳能光电池 木醇 职业危险性 公众危险性 73 18 8.7 5.9 30 282 103 103 188 1270 1.4 539 9.5 510 511 0.4 2010 1920 1.4