第一章 核电站概论

本课程讲授内容第一章核电站概论第二章核电站主设备及辅助设备第三章核电站放射性水的形成及分类第四章放射性水的净化处理第五章放射性水处理系统第六章核电站材料的腐蚀与防护第七章核电站水化学工况总结3/25/202413/25/202423/25/202433/25/202443/25/202453/25/20246第一章核电站概论第一节核电发展概述第二节核物理基本知识第三节核反应堆基础第四节核电站分类3/25/20247第一节核电发展概述能源利用世界电力工业回顾我国电力工业现状世界核电发展与现状我国核电发展与现状核电基本知识3/25/20248

一、能源利用能源——凡是能够提供某种形式能量的物质，或是物质的运动，统称为能源。能的形式——机械能、声能、光能、电能、磁能、化学能、生物能…1.能源的概述3/25/20249能源

分类一次能源二次能源第三类能源第二类能源新能源常规能源可再生能源非可再生能源按照能源转换和传递方式分类按照能源的性质分类按照利用能源的技术状况分类按照能源的形成和来源分类第一类能源2.能源的分类3/25/202410按照能源转换和传递方式分类一次能源如:煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、沼气、太阳能、核能、潮汐能、地热能……二次能源如:汽油、煤气、焦炭、蒸汽、电能、氢能、酒精、热水……3/25/202411按照能源的性质分类非可再生能源：如:煤、石油、天然气、核能…可再生能源：如：太阳能、生物能、水能、风能、地热能、潮汐能、波浪能…3/25/202412按照能源的形成和来源分类第一类能源：来自地球以外天体的能量太阳能、风能、水能、波浪能、煤、石油、天然气、生物能第二类能源：来自地球本身的能量核能、地热、温泉第三类能源：来自天体间的引力能潮汐能3/25/202413按照利用能源的技术状况分类常规能源可再生能源——水能、生物能非可再生能源——煤炭、石油、天然气新能源可再生能源——太阳能、风能、地热能、潮汐能、波浪能非可再生能源——核能3/25/2024143.能源的利用火力发电厂其他新能源电站3/25/2024153.1太阳能地球上可以直接接受并利用的太阳辐射能。

太阳能取之不尽，用之不竭；太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染；太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有2/3的地区可以较好利用太阳能资源；太阳能能流密度低、其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。3/25/202416太阳能发电3/25/202417太阳能光伏电站

深圳园博园太阳能光伏并网电站

3/25/2024183.2地热能是来自地球深处的可再生热能。它来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，这种热能的储量相当大。3/25/202419地热发电3/25/202420西藏的羊八井地热电站的供电量已占拉萨市电网供电量的40％以上，而且利用热发电的排放水还建立了50000M2的农业温室，使之成为拉萨市的主要蔬菜生产基地。羊八井地热电站3/25/2024213.3风能比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。四大优点是：蕴量巨大；可以再生；分布广泛；没有污染。三大弱点是：密度低；不稳定；地区差异大。3/25/202422独立运行方式并网运行方式3/25/2024233.4海洋能海洋能是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等，更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。海洋能开发利用的方式主要是发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。3/25/2024243/25/202425盐差发电原理图温差发电原理图3/25/202426加拿大安娜波利斯潮汐电站海流能发电示意图3/25/202427二、世界电力工业回顾电力工业起源于10世纪后期。1875年世界上第一台火力发电机组建于巴黎北火车站的直流发电机，用于照明供电。1904年意大利试验地热发电成功。1912年德国建成世界第一座潮汐电站。1920年前苏联建成第一座热电站。1925年美国制成世界第一台100MW汽轮发电机组。1929年美国建成第一座抽水蓄能电站，7000kW。3/25/2024281954年，原苏联建成世界第一座核电站并网发电1957年美国安装第一台超临界火力发电机组（31MPa,621/566/566，125MW）。1970年法国制成世界第一台燃气蒸汽联合循环发电机组。1991年世界最大水电站--巴西/巴拉圭的伊泰普水电站建成，12600MW。1998年12月，世界最大燃气联合循环电站--香港龙鼓滩电站（8×320MW），一期工程（6×320MW）建成投产。3/25/202429世界发电分类构成图3/25/202430装机容量前十位的构成情况序号国家装机容量(万kW)水电火电核电等（%）1美国78350.212.574.612.92中国44121.225.572.52.03日本23373.719.062.718.34俄罗斯21085.720.769.210.15加拿大11361.258.027.614.46德国11544.37.772.519.87法国12074.020.823.555.78印度9680.321.875.92.39英国7046.05.876.617.610巴西6075.687.311.61.13/25/202431三、我国电力工业发展与现状1882年7月26日下午7时，上海外滩至虹口的6.4公里电线上也亮起了15盏电灯，标志着中国电力工业从这里起步。（从美国引进16马力蒸汽机发电）中国电力工业至今2000年已有123年的历史。1949年以前的67年中，发展极其缓慢，到1949年底，全国发电装机容量仅有185万kW，年发电量43亿kW.h(人均年用电量仅为7.94千瓦时)，分别居世界第21位和第25位。新中国成立后，电力工业得到了迅速发展，至2004年底发电装机容量达4.4亿kW，仅次于美国的8.9亿kW；年发电量达21870亿kW.h，均居世界第2位。

3/25/202432我国火电设备生产历程1955年----6MW，3.4MPa,435℃（上汽）--中压机组1957年----12MW，3.4MPa,435℃--中压机组1959年----25（50）MW，3.4MPa,435℃--中压机组1962年----50（100）MW，8.8MPa,535/535℃--高压机组1969年----125（200）MW，13.2MPa,535/535℃--超高压组1971年----300MW，16.2MPa,535/535℃--亚临界机组1985年----300(600)MW，16.7MPa,538/538℃--亚临界机组2002年----600MW，24.2MPa,538/566℃--超临界机组现正研制1000MW级的超临界机组3/25/202433我国电力工业与国外差距电气化程度很低

技术水平还不高，供电煤耗高

电源结构不合理，核电比重则更小，装机和发电量都不到2％。

电网薄弱，供电可靠性差；实现可持续发展环境问题压力大。3/25/202434四、世界核电现状自从1954年苏联第一座5MW试验性核电厂投入运行以来，核电在许多国家和地区已承担基本负荷，目前世界上30多个国家己运行核电机组441座，总装机容量3.6W亿KW，核电已占世界总发电量的20％左右。从已运行的核电站装机容量来看美国居首位，装机容量占全世界的四分之一，其次是法国、日本、德国和俄罗斯。从发展速度来看法国、日本和韩国保持着较高的发展速度，目前法国核能发电量已占总发电量的80%。预计到2030年，世界核电站总数将达到1000座，核发电量将占总发电量的三分之一，可以预期在相当长一段时期内核电将成为电力工业的支柱。3/25/202435核电主要发达国家核电比例法国和立陶宛核电比例高于75%。比利时、瑞典、乌克兰、韩国等为40~60%。德国、芬兰、英国等为20~30%。美国、俄罗斯、加拿大等为10~20%。中国目前为2%。3/25/202436五、我国核电发展与现状我国自行设计建造的第一座核电站——秦山30万千瓦核电站（图），1991年12月15日并网发电来。从法国引进电功率为2×90万千瓦的广东大亚湾核电站，于1993年投入运行，两座机组年发电量可达100亿度。2000年，向巴基斯坦出口的恰希玛核电站，电功率为30万千瓦。广东岭澳两座90万千瓦级核电站于2002－2003年分别投入运行。秦山二期（图）二座60万千瓦自行设计建造的商用核电站已于2002－2003年分别投入运行。3/25/202437五、我国核电发展与现状从加拿大引进的秦山三期二座电功率为70万千瓦的重水堆核电机组也已于2002－2003年分别投入运行。目前，正在建设的江苏田湾两座电功率100万千瓦的核电站，预计到2005年可投入运行。因此到2005年我国核电运行容量可达870万千瓦。根据国家和地方省级核电规划，在2010－2020年山东省海阳、广东省岭澳、浙江省三门以及福建、江西和安徽等省均计划建造百万千瓦级核电站。国家计划到2020年核电装机容量将达3200万千瓦（20多座）；将核电占全国总体发电量的比例从目前的大约2%提高到4%左右。我国目前运行和在建的核电站3/25/2024381、岭澳核电站二期

2、阳江核电站一期3、台山核电站

4、红沿河核电站一期5、福建宁德核电站

6、福清核电站

7、三门核电站一期

8、秦山核电厂扩建项目（方家山核电工程）

9、秦山核电站二期扩建

10、山东海阳核电站11、石岛湾核电站（山东）

我国目前在建及即将开工的核电站电站总功率(MW)商运日期2×1000MW2010年10月2×1000MW2013年04月2×1000MW2013年10月4×1000MW2012年10月4×1000MW2012年12月2×1000MW2013年2×1250MW2013年2×1000MW2013年12月2×650MW2011年3月2×1250MW2014年1×200MW2013年11月3/25/2024391、吉阳核电站一期（安徽）

2、芜湖核电站（安徽）

3、桂东核电站（广西）

4、白龙核电站（广西）

5、海南核电（海南）6、大畈核电厂（湖北）

7、小墨山/九龙山核电站（湖南）

8、桃花江核电站（湖南）

9、常德核电站（湖南）

10、大唐华银核电厂（湖南）

11、三明核电站（福建）

12、漳州核电（福建）

13、吉林核电站（吉林）

我国拟建的核电站3/25/20244014、辽宁第二核电厂（辽宁）

15、徐大堡核电站（辽宁）

16、广东第四核电——汕尾的甲东或揭阳的乌屿（广东）17、广东第五核电——肇庆或韶关（广东）

18、荷包岛核电站（广东）

19、河源核电站（广东）20、阳西核电站（广东）

21、岭澳核电站三期（广东）

22、四川核电站（四川）

23、重庆石柱核电厂（重庆）

24、江西核电——彭泽帽子山和万安烟家山（江西）

25、红石顶核电（山东）

26、田湾核电站二期（江苏）

我国拟建的核电站3/25/202441我国为什么要发展核电呢？1．煤炭资源有限，不可能作为长期主要能源；2．煤的运输量大，由煤造成的运输紧张状况不可能解决；3．煤炭的污染严重，我国的环境将无法承受；4．煤是－种重要的不可再生的化工原料；5.核能是地球上储量最丰富的高能值资源。6.带动整个国家综合科技水平的提高。3/25/202442煤炭资源有限，不可能作为长期主要能源我国目前能源生产中，煤占74％。由于我国煤炭资源丰富，在今后一段时间内，煤仍将是我国主要能源。我国煤的地质储量为4万亿吨，但按世界能源会议标准来估计，我国煤的经济可采储量约2000多亿吨。据估计，到2050年，随着人口增长和经济发展，我国能源消耗将达到目前水平的五倍左右，如果维持我国煤的消耗占总能耗的70％水平估算，则2050年煤的年消耗量将达50亿吨。这样，到下世纪60年代，我国可以经济开采的煤将会开采完毕。因此，我国要长期以煤为主要能源，显然是不可能的。3/25/202443煤的运输量大我国煤炭资源分布不均，大量集中在山西、陕西、内蒙古自治区。而东部沿海经济发达地区缺乏常规能源。因此，西煤东运、北煤南运是长期以来困扰我国经济建设的重要问题之一。目前煤的运输已