第二讲 压水堆核电厂简介
2、常规岛的主要系统及设备
二回路系统也称动力转换系统或汽轮发电机系
统,它是由蒸汽系统、汽轮发电机组、冷凝器、
蒸汽排放系统、给水加热系统和辅助给水系统
等组成。
循环水系统; 电气系统及厂用电设备。
3、核电厂的平面布置
1)布置原则
A、区分脏净,脏区尽可能在下风口; B、满足工艺要求,便于设备运输,减少管线迂回纵横 交叉; C、以反应堆厂房为中心,辅助厂房、燃料厂房设在同 一基岩的基垫层上,防止因厂房承载或地震所产生的 沉降差导致管线断裂。 D、以反应堆厂房为中心,辅助厂房、燃料厂房、主控 制室、应急柴油发电机厂房分布四周。双机组厂可采 用对称布臵,共用部分辅助厂房。
对环境的影响很小,对选址有影响的主要还是核电厂事故时可 能对居民造成的危害。通常一个国家的核电厂选址标准的主要
内容之一是规定事故条件下的最大释放量。应考虑以下因素:
辐射安全应符合国家环境保护、辐射防护等法规和标准的要 求。正常运行时按“放射防护规定” 对附近居民的剂量限值
为每年全身5 mSv,在核电厂发生重大的假想事故情况下,应
功率(MW)
300 600 900 1000 900 1300 1300
环路数
2 2 3 4 2 4 2
单环功率 (MW)
150 300 300 250 450 330 600
单环流量 ( t/h)
16100 17550 17550
21000 18000 23300
CNP1000(中)
1000
3
340
2)厂址的自然条件和技术要求
厂址的自然条件必须满足核电厂选址的技术要求,应尽可
能地避免或减少自然灾害(如地震、洪水及灾难性气象条件)造成
的后果,并应有利于排出的放射性物质在环境中稀释。 厂区地震条件是确保核电厂安全的重要条件,是选厂址的 决定因素之一。考感到安全和经济的要求,厂址尽可能选在地 震烈度低的地区,厂址的地震基本烈度一般不大于7度。 当厂址位于大的内湖或海滩附近时,应确定由湖层或海啸可 能造成的最大洪水。 气象条件是影响选址的一个因素,对气象条件的基本要求是: 气流畅通,有利于放射性废气的稀释扩散。厂址周围的气象条 件虽有不同,但通过大气扩散实验可以测出各处的大气扩散因
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5、核电厂选址要求
核电厂选址的很多因素与火电厂相同,包括:接近 电力负荷中心,有充足的冷却水源,交通运输方便,良 好的自然条件(如地形、地质和地震等),减少废热废 物排放对生物的影响和防止环境污染的可能性等。
此外,还应尽量减少释放放射性对环境的影响,以 确保居民在一般事故和严重事故条件下不受危害。
归结起来,核电厂选址应考虑核电厂本身特性、厂 址自然条件和技术要求以及辐射安全等三个方面。
1)核电厂的放射性特性
核反应堆是一个强大的放射源。核电厂的热功率决定了反应 堆内放射性的总储量,在相同的运行条件下,堆内放射性的总 量与功率成正比,因而在发生事故时可能释放的放射性也与功 率有关。 反应堆燃料棒运行时的破损率、反应堆冷却剂系统的泄漏率 和放射性废物处理系统的净化能力等决定了电厂在正常运行时 放射性的排放量。 如果放射性废气排放量很大,电厂就不宜建在城镇居民中心 附近;如果废水放射性排放量很大,电厂废水就不能直接向江 河湖海中排故。具体允许排放量,需根据放射性物质的毒性、 厂址的环境稀释能力、居民点离电厂的距离和居民的饮食习惯 来决定。设计上要求核电厂在极限事故工况下的放射性物质释 放量不应达到对居民健康和安全造成超过我国国家核安全局关 于核电厂厂址选择所规定的严重危害后果的程度。
155bar,a
293/327℃
4.蒸汽发生器出口蒸汽压力: 67.1bar,a
*5.汽轮机额定电功率:
6.汽轮机转速: 7.冷凝器压力:
983.8MW
3000r.p.m 0.075bar,a
8.给水温度:
226℃
典型压水堆核电厂功率及一回路容量
用户
秦山一期 秦山二期 大亚湾 田湾 燃烧公司(美) 西屋,法马通 燃烧公司(美)
ห้องสมุดไป่ตู้
2)一回路压力
为提高热效率,应当高温热源吸热平均温度。由水的热物 理性质可知,要想提高反应堆冷却剂的出口温度而不发生冷却 剂容积沸腾,必须提高一回路压力。所以,从提高 核电厂的热效率来说,提高一回路系统冷却剂的工作压力是必 要的。但是这方面的潜力非常有限。 例如,水的压力为20MPa时,其饱和温度也仅有365.7℃, 而现代压水堆一回路常用压力为15.5MPa,其对应的饱和温度 为344.7℃。二者相比,压力提高了4.5MPa,饱和温度却仅提高 21℃。显然如此提高压力,在提高电厂效率上的收益不大,反 而对各主要设备的承压要求、材料和加工制造等技术难度都大 大增加了,最终影响到电厂的经济性。 综合考虑,一般压水堆核电厂一回路系统的工作压力约为 15. 0MPa左右。设计压力取1.10~1.25倍工作压力;冷态水压 试验压力取1.25倍设计压力 。
压 水 堆 核 电 厂 的 布 置
1—反应堆厂房; 2—核辅助厂房; 3—核燃料厂房; 4—电气厂房; 5—汽轮机厂房; 6—调度控制楼; 7—主调度大楼; 8—变电站; 9—循环水泵房; 10—行政办公大楼; 11—餐厅; 12—其它辅助厂房; 13—循环水出口。
核电厂厂区T形布置
汽 轮 机 厂 房
能量转换“四步曲”
1)反应堆:将核能转变为热能(高温高压水); 2)蒸汽发生器:将一回路高温高压水中的热量传 递给二回路的水,使其变为饱和蒸汽。
3)汽轮机:将饱和蒸汽的热能转变为高速旋转的 机械能;
4)发电机:将汽轮机传来的机械能转变为电能。
典型参数
* 1.一回路额定热功率:
2.一回路压力:
3.反应堆进/出口水温: 2905MW
的电功率最初为150MW。
随着核电设备设计制造能力提高,近期的压水堆核电 厂,一个环路的电功率已达到300MW~600MW;而且,
以每个环路300MW为标准形式,设计建造电功率为
600MW,900MW,1200MW的大型核电厂。进一步加大 蒸汽发生器和反应堆冷却剂泵的容量后,单个环路产生的 电功率可达到500MW~600MW。 在相同堆功率情况下,单个环路功率提高后,就可以 减少环路数目,减少相应的设备和部件,降低设备投资和 维修费用。这样,降低了核电厂每千瓦的造价和每度电价 格,经济上有利。
电厂应尽可能接近负荷中心,以减少输电的投资和线路上的能 量损失。
为确保核电厂的安全运行,除现场备有应急柴油发电机和
系统外,还要求配备从两个以上方向接入的二套独立可靠的厂 外电源。厂址应避免选在机场和生产爆炸或有毒化学产品的工
厂附近,其距离应不小于8 km。
3)辐射安全要求
从辐射安全的角度看,电厂正常运行时排放的放射性废物
保证居民不受超过规定的剂量限值的照射。
将核电厂设臵在非居住区,一方面是为了能控制周围土地的
使用和防止厂外人为事故干扰电厂的正常运行;另一方面是在 事故情况下,可保障邻近居民的安全隔离。许多国家对非居住 区,有明确规定的禁区半径。
考虑厂址周围的人口密度和分布。这是目前选址
要考虑的一个重要因素,但不是唯一因素,需综合 考虑厂址的其它各种条件。 随着技术水平和安全研究的不断发展,核电厂 的设计和安全设施的日趋完善可靠,特别是随着核 电厂建造和运行经验的不断积累,人口密度分布限 制会进一步减小,甚至有可能在靠近大城市的位臵 建造核电厂。
子的差别,从而确定厂址是否合适。
水源和水文方面,保证足够且可靠的冷却水是电厂运行最 基本的技术条件,一般要求百年一遇的最小流量也能满足电厂
正常运行的要求。核电厂的热排放对厂址选择有较大影响,一
般核电厂均建在有充分水源的江、河、湖、海边。 另外,核电厂应建在铁路、公路或水路等交通运输比较方
便的地方,以便于对大型设备和新燃料、乏燃料的特殊运输;
a、压水堆及一回路主系统和设备(主泵,蒸汽 发生器,主管道,稳压器等)。 b、三个辅助系统:化学和容积控制系统、余热 排出系统和安全注射系统。 c、以上系统的控制、保护和检测系统。
核岛的其余组成部分,它包括:
a、设备冷却水系统、生水系统、重要厂用水系统;
b、放射性废物处理系统及硼回收系统;
c、反应堆安全壳及安全壳喷淋系统; d、核燃料装换料及贮存系统; e、安全壳通风和过滤系统、核辅助厂房通风系统; f、柴油发电机组。
及其辅助设备。汽水分离器、再热器、给水加 热器和给水泵等。
4、压水堆核电厂运行的特点
1、一次装料,定期停堆换料。 2、堆内核裂变放出核能的同时,也放出瞬发中子和瞬发 射线,故要防止放射性物质外逸,防止事故的发生。 3、堆停闭后,裂变碎片的、 衰变,将产生剩余发热 (衰变热),故停堆后不能立即停止冷却。 4、气体、液体及固体放射性废物的处理和贮存。 5、核电厂建设费用高,但燃料所占费用较为便宜。
/index.htm(中国核电网)
6、压水堆冷却剂系统
(一回路主系统)
1)压水堆核电厂的功率
核电厂的一回路系统由若干并联的环路组成。一个 环路所输送的热功率与压水堆核电厂规模和设备设计制 造能力有关。确定整个机组的容量要考虑电网容量。 按照核电厂安全准则,单堆核电厂的环路数不小于1, 但过多的环路数将增加设备投资,因此,目前核电厂一 回路一般采用2~4条环路并联形式。每一条环路所对应
3)反应堆冷却剂的出口温度
电厂热效率与冷却剂的平均温度密切相关,冷却剂出 口温度越高,电厂热效率越高,但冷却剂出口温度的确定 应考虑以下因素: ① 燃料包壳温度限制:燃料包壳材料要受到抗高温腐蚀性 能的限制,对于轻水堆, 包壳材料Zr-4的允许表面工作温 度应不高于350℃。 ② 传热温差的要求:为了保证燃料元件表面与冷却剂之间 传热的要求,燃料表面与冷却剂间应有足够的温压。若包 壳温度限制在350℃,冷却剂温度至少要比此温度低 10℃~15℃,以保证正常的热交换。