核反应堆物理分析(第一讲)
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• 我国核电发展的昨天、今天和明天是怎样 一幅图景?
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• 认真学习过本课程之后,同学们应当能对 这些问题给予原理上的回答。
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1 核能技术发展简史 2 世界核电历史、现状及前景 3 我国核电历史、现状及前景
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1. 核能技术发展简史
• • • • • • 铀的天然放射性(1896,贝克勒尔) 钋、镭的发现(1902,居里夫妇) 质能转换关系(1905,爱因斯坦) 发现中子(1932,查德威克) 人工诱导核反应(1934,费米) 铀核裂变反应(1938,哈恩&斯特拉斯曼)
八五:3台机组(秦山一期,310MWe;大亚湾 2×984MWe), 2.26GWe; 九五:8台机组(秦山二期2x650MWe;秦山三 期2x728MWe;岭澳2x990MWe;田湾 2x1060MWe), 6.6GW。 十五:浙江三门、岭澳二期,广东阳江、秦山 二期扩建,山东海阳 、辽宁红沿河、湖南桃 花江、福建福清、宁德核电站、方家山核电 站.
• 亚洲的核电发展迅速。亚洲地区正在运行的 核电机组有82套,总装机容量为62GW,其 2/3集中在日本。正在建造或计划建造的核电 容量达49GW。据国际能源机构预测,从目前 到2020年,亚洲地区的电力消耗将增加2倍。 • 最新建成的31个已联网发电的核电站中,有 22个建在亚洲。在正在建造的27个核电站当 中,有18个位于亚洲。_IAEA (2004.6)
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VVER-1000
2×1060
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3.2 近景规划
• 已通过初步可行性研究的厂址:广东阳江 (600),江苏江阴,辽宁温坨子(400),浙江 三门(600)、壳塘山(600),福建惠安 (600)、长乐,山东烟台海阳(600)、威海乳 山(600),江西彭泽,浙江秦山(500),广东 大亚湾(600),江苏田湾(800),括号内数字 为“万千瓦”,总计5900万千瓦。 • 有意初步可行性研究的省份:吉林,黑龙江,湖 南,甘肃,海南,安徽,湖北,广西,四川。
的建筑工人在加固切尔诺贝利“石棺”。事故发生 后,发生爆炸的4号机组被钢筋混凝土封闭,下面 14 至今仍封存着约200吨核原料,“石棺”由此得名。
• 人类和平利用核裂变能的方式有哪些?控 制方式又有哪些?
全数字化主控室
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• 反应堆有哪些类型?各是什么原理?
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压水堆(PWR)
到汽轮机的蒸汽 控制棒和安全棒 汽水分离器 U型管
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核聚变 托卡马克(Tokamak)
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中国全超导托卡马克EAST(原名HT━7U)35
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"核潜艇之父"——海曼·乔治·里科弗 (Hyman G.Rickover)
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中国第一艘核潜艇
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• 第一次严重核事故(1942,德国,莱比锡L-4号 重水反应堆 ;1957,英国,温德斯格 尔;1957,苏联,车里雅宾斯克 ;1961,美 国,爱荷华;1979,美国三哩岛;1999,日 茨城县东海村) • 最严重的核事故(1986,苏联,切尔诺贝 利,2011.3,日本,福岛核事故) • 最庞大的核武库(80年代中期,美、苏两国 计有核战斗部50,000枚左右,占全世界总数的 95%以上。其梯恩梯当量,总计约120亿吨) 41
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• 原子弹和氢弹有什么不同?为什么?
1964年10月16日,中国第一 原子弹爆炸
1952年11月9日,美国爆炸了世 界上第一颗氢弹
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• 核电厂会不会像原子弹一样爆炸?切尔诺 贝利核电站事故是怎么发生的?
泄漏事故现场
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事故发生后采取紧急措施的照片
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2006年4月 12日,身 穿特殊防 护服、 佩戴面具
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3.1 现状
• 2007年我国核电发电量突破600亿千瓦时。 • 2008年,全国运行核电机组11台,净装机 容量858.7万千瓦,在建机组12台,净装机 容量1188万千瓦。
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我国在役核电站一览表
(数据引自《2007 中国核电年报》)
运行核电厂 及机组名称 秦山核电厂 大亚湾核电厂1# 大亚湾核电厂2# 岭澳核电厂1# 岭澳核电厂2# 秦山第二核电厂1# 秦山第二核电厂2# 秦山第三核电厂1# 秦山第三核电厂2# 田湾核电厂1# 田湾核电厂2# 堆型 CNP300 M-310 M-310 额定功率 (MWe) 310 2×984 2×990 开工日期 1985-03-21 1987-08-07 1988-04-07 1997-05-15 1997-11-28 1996-06-02 CNP650 2×650 1997-04-01 1998-06-08 CANDU-6 2×700 1998-09-25 1999-10-20 2000-09-20 商业运行日期 1994-04-01 1994-02-01 1994-05-06 2002-05-28 2003-01-08 2002-04-15 2004-05-03 2002-12-31 2003-07-24 2007-05-17 2007-08-16
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邓稼先
(1924.7-1986.7) 安徽怀宁人,中国科学院 院士。1941年考入西南 联合大学物理系;1950年 8月,在美国获得博士学 位九天后,便谢绝了恩师 和同校好友的挽留,毅然 决定回国。 1958年秋,就任二机部 第九研究所理论部主任。
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爱德华•特勒
(1908-2003) 匈牙利人,在莱比锡大学 获得物理学博士学位。 1935年,移居美国,任华 盛顿大学教授。 1952年 ,受命与劳伦斯主 持建立劳伦斯 - 利弗莫尔 实验室,受加利福尼亚大 学托管。同年11月,试验 氢弹成功。(氢弹之父 ) 1983年,劝说里根总统推 行反弹道导弹计划。
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• 世界核电发电量占全球总发电量的比例在 近10年内维持在17%左右。随着西方核电 发 展调整期的结束,世界核电发展的高潮 必将到来。 • World scope: End of the first nuclear era, Coming of the second one.
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• 2005年以来,核电的复兴阶段。前不久还 强烈反对核电的荷兰已开始兴建第三代轻 水反应堆。保加利亚、罗马尼亚、捷克和 法国亦在筹划兴建新的核电站。英国政府 宣布.今年将重新审视其能源战略。在 1987年全民公决之后关闭4座核电站的意大 利情况也将发生转变。瑞典和比利时两国 已分别拒绝在2010年和2015年之前关闭其 核反应堆。同时核电最大的装机订单来自 于中国、印度和俄罗斯,2006年在建的核 反应堆分别为2个、8个和4个,而整个2006 54 年在建的核反应堆为24个(见图)。
几位核弹之父
罗伯特•奥本海默
(1904-1962) 加州大学伯克利分校物理学 教授, 受“曼哈顿计划”负 责人戈罗夫斯将军任命为洛 斯·阿拉莫斯实验室主任。 原子弹爆炸成功后,警告美 国不要陷入针对苏联的武器 发展竞争,并且反对进行威 力更强大的氢弹试验。
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伊戈尔·瓦西里耶维奇·库尔恰托夫
(1902-1960) 列宁格勒物理技术研究所科 学家,受贝利亚任命为莫斯 科第二核武器研究室(对外 称第二实验室)主任。 1958年促成苏联单边停止核 试验。 在生前最后一次公开讲话 中,他警告人们:“使用原 子弹和氢弹必将招来灭顶之 灾!”
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中国在建和计划建设的核电机组一览表
在建和拟建核电厂及机组名称 堆型 额定功率(MWe) 开工或拟开工日期
2005-12-15 2006-06-15 2006-04-28 2007-01-28 2007-08-18(1#)
岭东核电厂3# 4# 秦山第二核电厂3# 4# 红沿河核电厂1#/2 # /3 # /4# 宁德核电厂1# 2# 3# 4# 三门核电厂1# 2# 海阳核电厂1# 2# 台山核电厂1# 2# 阳江核电厂1#— 6# 福清核电厂1# 2#(3— 6) 方家山核电厂1# 2#
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• 第一座核反应堆(1942,费米,芝加哥大学足球场 看台下) • 第一颗原子弹(1945,奥本海默;1964,邓稼先) • 第一颗氢弹(1952,美国,埃尼阿托克岛;1953, 苏联;1967,中国,罗布泊) • 第一座商用反应堆 (1954,苏联;1956,英、法;1957,美国; 1961德 国;1962,加拿大、比利時; 1963,意大利、日 本;1977,中国台湾 、韩国;1991,中华人民共和 国) 26
CPR1000 CNP650
2×1080 2×650
CPR1000
4×1080
2008-03-28(2#) 2009-04(3#) 2010-02(4#)
CPR1000 AP1000 AP1000 EPR CPR1000 M310改进 M310改进
4×1080 2×1250 2×1250 2×1700 6×1080 2×1080+4×1080 2×1080
)
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• 第一次受控核聚变(1933,加速器;1954,库尔恰 托夫原子能研究所 ;1984,乐山,中国环流器一 号 ) • 第一艘核潜艇下水(“核潜艇之父”——美国海 军科学家海曼·乔治·里科弗主持建造,从1954 年1月21日下水到1957年4月更换第一个反应堆活 性区为止,“鹦鹉螺”号总航程达62,526海里相 当于沿赤道绕地球三圈!1970,中国)
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核电站的世界分布
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• 目前西方发达国家核电的发展处于政策调整 阶段,由于政治、经济、电力需求等多方面 的原因,西方核电发展处于低潮。自1975 以来,大多数西方发达国家年电力需求增长 速度仅在1~2%之间,而且预测这种速度将 延长到2015。1974~1992年美国取消了 111套核电机组和98套化石燃料发电机组的 订货计划,自1979年以来没有新的核电机 的订货。(以上数据截止到2004年,最近情 51 况有变化)