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第二章压水堆核电站热力系统12.1 核电站简介★核电厂系统简图2★核电优势●核电厂是高能量、少耗料的电厂。

核燃料的能量密度非核电厂是高能量、少耗料的电厂。

常高，以铀-235为例，1kg铀-235裂变产生热量约相当于为例，裂变产生热量约相当于2700吨常高，以铀为例铀裂变产生热量约相当于吨标准煤燃料释放的热量。

标准煤燃料释放的热量。

●核电厂也是特殊核燃料生产厂。

核燃料在反应堆内燃烧核电厂也是特殊核燃料生产厂。

过程中还能使一部分铀238或钍转化为新的可裂变燃料，经或钍232转化为新的可裂变燃料转化为新的可裂变燃料，过程中还能使一部分铀或钍加工处理后可重新用作核燃料入堆使用。

使自然界中的铀、加工处理后可重新用作核燃料入堆使用。

使自然界中的铀、钍矿藏可获得充分利用。

矿藏可获得充分利用。

●大多数国家核电成本低于火电。

大多数国家核电成本低于火电。

电厂每度电的成本建造投资费燃料循环费 >火电厂 <<火电 <<火电运行维修费不相上下总体，每度电的发电成本，核电厂普遍低于火电厂约－ %3 总体，每度电的发电成本，核电厂普遍低于火电厂约15－50%。

4世界核电厂分布图截止2002年截止2002年1月，全世界运行的核电站有438 个，总发电全世界运行的核电站有438 量为353 还有32核电站正在建设中核电站正在建设中。

量为353 GW(e) 。

还有32核电站正在建设中。

我国从2002年装机万KW到2020年要发展到我国从年装机200万到年要发展到4000万KW 万年装机年要发展到5●国际能源贮备资源石油天然气煤核能●核电是安全可靠并且清洁的。

核电是安全可靠并且清洁的。

▲核电厂严格按国际安全规范设计建造；核电厂严格按国际安全规范设计建造；▲运行时严格控制三废排放；运行时严格控制三废排放；▲对放射性排放经严格处理。

即使从放射性排放来对放射性排放经严格处理。

看，核电厂对环境的污染也比火电厂小6可使用年限 37 60 200 2501000兆瓦电厂每年释放 1000兆瓦电厂每年释放SO2CO2煤天然气石油核能SO2千吨/年千吨/ 70 0 30 0CO2千吨/年千吨/ 6000 3000 5000 071000兆瓦电厂每年释放 1000兆瓦电厂每年释放NOX煤天然气石油核能★常见的堆型幻灯片 9 幻灯片 12 幻灯片 14 幻灯片 16ＮOx千吨/年千吨/ 25 16 14 0压水堆沸水堆重水堆高温气冷堆大多数国家的核电站建设都是以发展压水堆型为主幻灯片 188压水堆电厂910幻灯片 811沸水堆核电厂12沸水堆核电厂幻灯片 813重水堆核电厂14重水堆电厂（重水堆电厂（CANDU））幻灯片 815气冷堆16高温钍堆幻灯片 817★压水堆优势●压水堆采用低富集铀作为燃料，铀-235的富集度技术已压水堆采用低富集铀作为燃料，的富集度技术已过关，核燃料的生产技术基本定型；过关，核燃料的生产技术基本定型；●压水堆以轻水作为冷却剂和慢化剂，成本低廉；压水堆以轻水作为冷却剂和慢化剂，成本低廉；●压水堆核电站系统设有蒸汽发生器，使带有放射性的一压水堆核电站系统设有蒸汽发生器，一回路系统与二回路系统的汽水系统完全隔离，一回路系统与二回路系统的汽水系统完全隔离，一回路带放射性的冷却剂不会进入二回路，射性的冷却剂不会进入二回路，进入汽轮机的蒸汽不带放射因而二回路运行维护方便；性，因而二回路运行维护方便；●压水堆内的压力容器的体积较小，便于设备制造；压水堆内的压力容器的体积较小，便于设备制造；●核反应堆的控制棒传动系统由压力容器的上部引入，设核反应堆的控制棒传动系统由压力容器的上部引入，备检修和更换核燃料比较方便。

备检修和更换核燃料比较方便。

我国已经决定采用压水堆技术路线，我国已经决定采用压水堆技术路线，在设备制造的国产化方面也围绕这一条技术路线配套。

目前已建、方面也围绕这一条技术路线配套。

目前已建、在建及规划中的 18 核电站基本以压水堆型为主。

核电站基本以压水堆型为主。

2.2 压水堆核电站系统组成19发电机回路汽轮机回路反应堆回路反应堆回路及其辅助系统和厂房构成核岛汽轮机回路及其辅助系统和厂房总称常规岛电厂的其它部分总称配套设施20★反应堆回路由压水型反应堆、●—由压水型反应堆、蒸汽发生器和主泵及安全和辅助系统等由压水型反应堆组成密闭式的高压循环回路。

组成密闭式的高压循环回路。

将反应堆堆芯内核裂变所释放的大量热能导出，●—将反应堆堆芯内核裂变所释放的大量热能导出，传给蒸汽将反应堆堆芯内核裂变所释放的大量热能导出发生器二次侧给水产生饱和蒸汽，送入常规岛的汽轮机发电。

发生器二次侧给水产生饱和蒸汽，送入常规岛的汽轮机发电。

●—压水型反应堆是一个装有核燃料压水型反应堆是一个装有核燃料的高压容器，称为压力容器。

的高压容器，称为压力容器。

压力容器内部，器内部，安装由核燃料组件及控制棒组成的堆芯。

组成的堆芯。

不同功率压水堆核电站，●—不同功率压水堆核电站，反应堆不同功率压水堆核电站回路由不同数目环路组成。

回路由不同数目环路组成。

每个环路中各有一台蒸汽发生器和一台主冷却剂泵，用不锈钢管组成封闭回路，剂泵，用不锈钢管组成封闭回路，其中一个环路上，还装有一台稳压器，中一个环路上，还装有一台稳压器，用以保持压力回路中的运行压力，用以保持压力回路中的运行压力，同时也保证回路超压时的安全。

时也保证回路超压时的安全。

21▲大亚湾核电站由三个压力环路并联组成反应堆回路蒸汽发生器为55/19型，主泵为立式发生器为型 100型单级混流泵。

型单级混流泵。

型单级混流泵22●安全和辅助系统按照功能大体上可以分为三类：按照功能大体上可以分为三类：以大亚湾核电站为例▲牵涉到核安全的安全系统：牵涉到核安全的安全系统：安全注入系统、安全壳喷淋系统、安全注入系统、安全壳喷淋系统、辅助给水系统和安全壳幻灯片 24 隔离系统。

隔离系统。

幻灯片 25 ▲保证反应堆和压力回路启动、运行和停堆的核辅助系统：保证反应堆和压力回路启动、运行和停堆的核辅助系统：化学和容积控制系统、硼和水补给系统、余热排出系统、化学和容积控制系统、硼和水补给系统、余热排出系统、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统、设备冷却水系统、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统、设备冷却水系统、核岛应急生水系统、蒸汽发生器排污系统、硼回收系统、岛应急生水系统、蒸汽发生器排污系统、硼回收系统、核取样系统、核岛排气及疏水系统、核岛冷却水系统；样系统、核岛排气及疏水系统、核岛冷却水系统；幻灯片 24 ▲回收和处理放射性废物以保护和监视环境的系统：回收和处理放射性废物以保护和监视环境的系统：废液处理系统、废气处理系统和固体废物处理系统。

废液处理系统、废气处理系统和固体废物处理系统。

幻灯片 2623幻灯片 23幻灯片 2624AP600安全安全壳喷淋系统幻灯片 2325★汽轮机回路●主要由汽轮发电机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧主要由汽轮发电机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、器、主给水泵和高压加热器等与核岛部分的蒸汽发生器组成封闭的汽水循环回路。

闭的汽水循环回路。

幻灯片 24 ●同火力发电厂使用过热蒸汽相比，蒸汽发生器出口的蒸汽为同火力发电厂使用过热蒸汽相比，饱和蒸汽，焓值较低，含有较多的雾状水分，饱和蒸汽，焓值较低，含有较多的雾状水分，因此核电汽轮机的体积比火电汽轮机的体积大，的体积比火电汽轮机的体积大，在本体疏水和蒸汽除湿等方面都要采取相应地必要措施，以防止冲蚀。

都要采取相应地必要措施，以防止冲蚀。

●为提高汽轮发电机组的综合热效率，采用两台并列的容量各为提高汽轮发电机组的综合热效率，的汽动给水泵为蒸汽发生器提供给水，为50%的汽动给水泵为蒸汽发生器提供给水，另有一台容量为的汽动给水泵为蒸汽发生器提供给水 50%的电动给水泵备用。

的电动给水泵备用。

的电动给水泵备用●每台汽轮机组具有两台循环冷却水泵，分别组成两条独立的每台汽轮机组具有两台循环冷却水泵，循环冷却水回路。

每条循环冷却水回路提供50%的冷却水量供循环冷却水回路。

每条循环冷却水回路提供的冷却水量供发电机组满载运行。

发电机组满载运行。

26★发电机回路●发电机回路主要设备为发电机、励磁机、主变压器、厂用发电机回路主要设备为发电机、励磁机、主变压器、变压器、高压开关站等。

变压器、400/500KV高压开关站等。

高压开关站等★压水堆核电站热力系统●从热力分析角度看，压水堆核电站的热力过程在反应堆回从热力分析角度看，路和汽轮机回路完成。

其中，路和汽轮机回路完成。

其中，反应堆回路主要是热量的产生和传递，而在汽轮机回路发生热能与机械能的转换，和传递，而在汽轮机回路发生热能与机械能的转换，因此典型的热力分析主要集中在汽轮机回路。

型的热力分析主要集中在汽轮机回路。

●本章简要介绍反应堆回路和汽轮机回路主要系统、设备的本章简要介绍反应堆回路和汽轮机回路主要系统、结构，结构，并对反应堆回路中主要的热量传递过程计算方法进行简单介绍。

汽轮机回路热力分析在第三章介绍。

简单介绍。

汽轮机回路热力分析在第三章介绍。

272.3 反应堆回路反应堆回路中与热力过程相关的主要设备有反应堆、蒸汽发生器、应堆、蒸汽发生器、稳压主泵、器、主泵、冷却剂管道及保温层。

保温层。

28反应堆（核锅炉）★反应堆（核锅炉）核电站利用核燃料发生的受控自持式裂变反应释放的能量作为热源，反应堆堆芯就是放置核燃料，作为热源，反应堆堆芯就是放置核燃料，实现持续受控链式反应，不断释放大量能量场所，相当于常规电厂锅炉。

反应，不断释放大量能量场所，相当于常规电厂锅炉。

●核燃料组件●棒束控制组件●压力容器●反应堆内的热量产生与传递29燃料组件30●核燃料组件核燃料组件由燃料棒、导向管、定位格架和上下管座组成。

核燃料组件由燃料棒、导向管、定位格架和上下管座组成。

燃料棒▲燃料棒△燃料芯块由低加浓度燃料芯块由低加浓度二氧化铀粉末经冷压、二氧化铀粉末经冷压、烧结成所要求密度，结成所要求密度，经滚磨成一定尺寸（直径8.19mm，成一定尺寸（直径，高度13.5mm）的正圆柱体。

高度）的正圆柱体。

为了减少芯块与包壳的相互作用下的膨胀和肿胀，互作用下的膨胀和肿胀，减少芯块与包壳的相互作用，每个芯块的端面呈浅碟形。

的相互作用，每个芯块的端面呈浅碟形。

此外，此外，还在粉末压制的制块工艺中加入一些制孔剂，些制孔剂，便烧结后芯块内部存在一些细孔，容纳绝大部分裂变气体。

二氧化铀燃容纳绝大部分裂变气体。

料芯块叠置在锆 4合金包壳中料芯块叠置在锆—4合金包壳中，装上端把燃料封焊在里面，构成燃料棒。

塞，把燃料封焊在里面，构成燃料棒。