第三篇--原子能发电厂动力部分PPT课件.ppt

发电厂动力部分 第三篇原子能发电厂动力部分 1 一 天然放射现象 X射线讲起 1876年 发现 阴极射线 照在玻璃管产生荧光 很多著名科学家均进行过研究 如特斯拉 磁场强度单位 赫兹 亥姆霍兹 爱迪生 1895年 11月8日德国科学家伦琴 凝视着一叠灰黑色的照相底片在发呆 仿佛陷入了深深的沉思 锡纸和硬纸包裹得严密封闭的底片曝光了 开始进行阴极射线的研究 涂有磷光物质的屏幕发亮 不透光轻物质 比如书本 橡皮板和木板 挡不住 15毫米厚的铝板也挡不住 制止厚厚的金属板放在放电管与屏幕之间 屏幕上才出现了金属板的阴影 铅板和铂板才能使屏不发光 12月28日完成了初步的实验报告 一种新的射线 1901年诺贝尔奖 黑洞的存在 2 1896年2月法国物理学家贝克勒耳柏克勒尔把铀盐和密封的底片 一起放在晚冬的太阳光下 一连曝晒了好几个小时 发现底片感光 铝片和铜片 以为是X射线 24日报告 正想重做以上实验时 连续几天的阴雨天 只能把包好的铀盐连同感光底片一起锁在了抽屉里 3月1日底片照常感光了 与是否被阳光照射没有直接的关系 自发某种射线造成 U射线 从而发现发射性现象 放射性元素 居里和居里夫人在贝可勒耳的建议下 对铀和铀的各种矿石进行了深入研究 又发现了发射性更强的新元素 其中一种 为了纪念她的祖国波兰而命名为钋 Po 另一种命名为镭 Ra 既然X射线能对磷光质发生显著的效应 触类旁通 磷光质或其他天然物体 是否也可以产生类似于X射线那样的射线呢 3 一座100万千瓦的火电厂 每年要烧煤300万吨 增建5000万千瓦火电厂 则每天需用50艘万吨或300列火车进行运输 一座100万千瓦的核电站 每年只需要补充30吨核燃料 6辆卡车就可以运到现场 而且核电成本比火电低15 50 4 世界核能的发展历史 世界核电的发展大体可分为四个阶段 1954 1960年 试验阶段 1961 1969年 实用化阶段 1969年至二十世纪70年代末 大发展阶段 二十世纪80年代至二十世纪末 低潮阶段 二十一世纪开始 复苏阶段 放弃核电的政策带来严重后果的反思 世界性的燃料供应紧张和环境压力的加大 新一代更为安全和经济的反应堆的推广使用 5 中国核电发展现状中国大陆正在运行和建造的核电机组共有11台 其中正在运行的有8台机组 装机容量610万千瓦 占全国总供电量的1 5 以上 正在建设还有3台机组 总装机容量为260万千瓦 浙江三门 广东阳江 山东海洋 辽宁大连 秦山四期 连云港二期 6 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 一 核能发电的基本知识核能发电是利用高浓缩铀的裂变反映产生大量的化学能转变为热能 加热给水以生产具有一定规范的过热蒸汽 推动汽轮机转动 进而带动发电机转动发出电能 核能有两种能量的释放形式 重核裂变和轻核裂变 7 核能有两种能量的释放形式 重核裂变和轻核裂变 原子序列数在80以上的重核裂变 主要利用这种裂变方式 原子序列数在40以下的轻核裂变 释放的能量要比重核裂变产生的能量多很多 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 8 核反应有聚变反应和裂变反应核燃料 铀 235 铀 233 钚 239235U 1n 140Ba 94Kr 21n 200MeV 每1g铀裂变所释放出来的能量相当于2700kg标准煤燃烧时发出来的总能量 每产生100万千瓦的热功率 则每天需要消耗1 22千克的铀 235 9 重核裂变的主要技术问题 1 找一种高速的粒子去轰击原子核2 确定最具裂变性能的靶核3 裂式裂变反映和中子的慢化 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 10 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 一 核反应堆的控制原理1 压水堆的反应性和临界状态临界状态 新生一代中子与原中子数目相等 反应规模不变 调节反应堆的功率一般调节反应性来实现 11 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 反应堆是实现裂变反应装置的总称 反应堆内集成束的燃料棒与控制棒 慢化剂 及反射层材料 组成反应堆的堆心 其中控制棒又分为调节棒 补偿棒 安全控制棒 12 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 2 裂变中子的倍增时间裂变中子的倍增时间是堆内中子数增加1倍所需的时间 缓发中子的存在 使得反应堆内裂变反应的控制才成为可能 13 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 二 压水堆本体基本结构和工作特点重水堆按其慢化剂和冷却剂轻水堆气冷堆 14 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 气冷堆 采用石墨作为慢化剂 用二氧化碳或氦气进行冷却的反应堆 重水堆 用重水氘作为慢化剂 轻水堆 用普通水作为冷却剂和慢化剂 15 反应堆 轻水堆 压水堆 沸水堆 重水堆 石墨气冷堆和快堆等 压水堆 采用低浓 铀 235浓度约为3 的二氧化铀作燃料 高压水 一般加100至160个大气压 水在堆芯内不沸腾 作慢化剂和冷却剂 是目前世界上最为成熟的堆型 沸水堆 采用低浓 铀 235浓度约为3 的二氧化铀作燃料 沸腾水作慢化剂和冷却剂 将水蒸汽不经过热交换器直接送到气轮机 从而防止了热效率的低下 压水堆则用高压抑制沸腾 从而热交换器把一次冷却系 取出堆芯产生的热 和二次冷却系 发生送往蜗轮机的蒸汽 完全隔离开来 重水堆 轻水比重水吸收中子多 以重水 氧化氘D2O 作慢化剂 重水 或沸腾轻水 作冷却剂 可用天然铀作燃料 反应堆容器不承受压力 重水慢化剂充满反应堆容器 突出优点是能最有效地利用天然铀 由于重水慢化性能好 吸收中子少 这不仅可直接用天然铀作燃料 而且燃料烧得比较透 重水堆比轻水堆消耗天然铀的量要少 如果采用低浓度铀 可节省天然铀38 但体积大 建造费用高 石墨气冷堆 以石墨作慢化剂 二氧化碳作冷却剂 用天然铀燃料 快中子堆 采用钚或高浓铀作燃料 一般用液态金属钠作冷却剂 不用慢化剂 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 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 16 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 压水堆核心构件是堆心和防止放射性外逸的高压容器 压力壳 堆心 核能转化为热能 并由冷却剂循环带出 压力壳 放置堆心和堆内构件 防止放射性物质外逸的高压容器 17 18 19 20 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 反应堆核岛部分蒸汽发生器循环泵及附属设备汽轮发电机常规岛部分高低温预热器循环泵凝汽器 21 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 核电厂的辐射防护一般有四道屏蔽措施 1 核燃料本身2 燃料元件的包壳3 反应堆的压力壳4 反应堆的安全壳 反应堆是核裂变的方式性的总的来源 22 第十三章原子能发电厂动力设备及运行 核电厂的 三废 和乏料处理三废 1 废水2 废气3 固体废物乏料 23 2011年3月 日本福岛核电站核泄漏 4级 福岛第一核电站的6座核反应堆和第二核电站的4座核反应堆全部自动停止运转 应急柴油发电机启动 但不幸的是 柴油发电机被其后海啸带来的洪水淹没 停止运转 由于缺乏电力 反应堆机组的主水泵无法工作 未能为反应堆提供冷却水循环 这一故障 使得多个反应堆容器内的冷却水温 压力上升 24 反对核电的声音随着日本事故的发生再次响亮起来 3月12日当天 数万德国人走上街头 要求政府终结现有一切核电设施 该要求随即被德国总理安格拉 默克尔 否决 她认为 德国需要核能 至少在现阶段 核能必须充当其他可再生能源成熟前的 过渡技术 但她同时承认 日本核电站事件会促使各国更加重视核能设施的安全性 绿色和平组织则发出声明 认为日本正陷入核电危机 后果可大可小 并呼吁全球逐步放