求核電站發(fā)電原理及結(jié)構(gòu)？？

核電站是利用核分裂(Nuclear Fission)或核融合(Nuclear Fusion)反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠。目前商業(yè)運轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用核分裂反應(yīng)而發(fā)電。

核電站一般分為兩部分：利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島（包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)）和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島（包括汽輪發(fā)電機系統(tǒng)）。核電站使用的燃料一般是放射性重金屬：鈾、钚。

現(xiàn)在使用最普遍的民用核電站大都是壓水反應(yīng)堆核電站，它的工作原理是：用鈾制成的核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)進行裂變并釋放出大量熱能；高壓下的循環(huán)冷卻水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)生成蒸汽，推動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)。

核電站 發(fā)電原理及結(jié)構(gòu)

核電站以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，來加熱水使之變成蒸汽。蒸汽通過管路進入汽輪機，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。一般說來，核電站的汽輪發(fā)電機及電器設(shè)備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。

核電站除了關(guān)鍵設(shè)備——核反應(yīng)堆外，還有許多與之配合的重要設(shè)備。以壓水堆核電站為例，它們是主泵，穩(wěn)壓器，蒸汽發(fā)生器，安全殼，汽輪發(fā)電機和危急冷卻系統(tǒng)等。它們在核電站中有各自的特殊功能。

主泵 如果把反應(yīng)堆中的冷卻劑比做人體血液的話，那主泵則是心臟。它的功用是把冷卻劑送進堆內(nèi)，然后流過蒸汽發(fā)生器，以保證裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及時傳遞出來。

穩(wěn)壓器 又稱壓力平衡器，是用來控制反應(yīng)堆系統(tǒng)壓力變化的設(shè)備。在正常運行時，起保持壓力的作用；在發(fā)生事故時，提供超壓保護。穩(wěn)壓器里設(shè)有加熱器和噴淋系統(tǒng)，當反應(yīng)堆里壓力過高時，噴灑冷水降壓；當堆內(nèi)壓力太低時，加熱器自動通電加熱使水蒸發(fā)以增加壓力。

蒸汽發(fā)生器 它的作用是把通過反應(yīng)堆的冷卻劑的熱量傳給二次回路水，并使之變成蒸汽，再通入汽輪發(fā)電機的汽缸作功。

安全殼 用來控制和限制放射性物質(zhì)從反應(yīng)堆擴散出去，以保護公眾免遭放射性物質(zhì)的傷害。萬一發(fā)生罕見的反應(yīng)堆一回路水外逸的失水事故時，安全殼是防止裂變產(chǎn)物釋放到周圍的最后一道屏障。安全殼一般是內(nèi)襯鋼板的預(yù)應(yīng)力混凝土厚壁容器。

汽輪機 核電站用的汽輪發(fā)電機在構(gòu)造上與常規(guī)火電站用的大同小異，所不同的是由于蒸汽壓力和溫度都較低，所以同等功率機組的汽輪機體積比常規(guī)火電站的大。

危急冷卻系統(tǒng) 為了應(yīng)付核電站一回路主管道破裂的極端失水事故的發(fā)生，近代核電站都設(shè)有危急冷卻系統(tǒng)。它是由注射系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)組成。一旦接到極端失水事故的信號后，安全注射系統(tǒng)向反應(yīng)堆內(nèi)注射高壓含硼水，噴淋系統(tǒng)向安全殼噴水和化學(xué)藥劑。便可緩解事故后果，限制事故蔓延。核電站 分類壓水堆核電站

以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規(guī)島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體，一回路系統(tǒng)，以及為支持一回路系統(tǒng)正常運行和保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機組及二回等系統(tǒng)，其形式與常規(guī)火電廠類似。

沸水堆核電站

以沸水堆為熱源的核電站。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費用低和負荷跟隨能力強等優(yōu)點。它們都需使用低富集鈾作燃料。沸水堆核電站系統(tǒng)有：主系統(tǒng)（包括反應(yīng)堆）；蒸汽-給水系統(tǒng)；反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。

重水堆核電站

以重水堆為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆，可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑，重水堆分壓力容器式和壓力管式兩類。重水堆核電站是發(fā)展較早的核電站，有各種類別，但已實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模推廣的只有加拿大發(fā)展起來的坎杜型壓力管式重水堆核電站。

快堆核電站

由快中子引起鏈式裂變反應(yīng)所釋放出來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核電站?？於言谶\行中既消耗裂變材料，又生產(chǎn)新裂變材料，而且所產(chǎn)可多于所耗，能實現(xiàn)核裂變材料的增殖。

目前，世界上已商業(yè)運行的核電站堆型，如壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂變?nèi)剂?，即使再利用轉(zhuǎn)換出來的钚-239等易裂變材料，它對鈾資源的利用率也只有1％—2％，但在快堆中，鈾-238原則上都能轉(zhuǎn)換成钚-239而得以使用，但考慮到各種損耗，快堆可將鈾資源的利用率提高到60％—70％。核電站 安全保障系統(tǒng)

為了保護核電站工作人員和核電站周圍居民的健康，核電站必須始終堅持“質(zhì)量第一，安全第一”的原則。

核電站的設(shè)計、建造和運行均采用縱深防御的原則，從設(shè)備、措施上提供多等級的重迭保護，以確保核電站對功率能有效控制，對燃料組件能充分冷卻，對放射性物質(zhì)不發(fā)生泄漏?？v深防御原則一般包括五層防線，即第一層防線:精心設(shè)計、制造、施工，確保核電站有精良的硬件環(huán)境。建立周密的程序，嚴格的制度，對核電站工作人員有高水平的教育和培訓(xùn)，人人注意和關(guān)心安全，有完備的軟件環(huán)境.第二層防線:加強運行管理和監(jiān)督，及時正確處理異常情況，排除故障。第三層防線在嚴重異常情況下反應(yīng)堆正常的控制和保護系統(tǒng)動作，防止設(shè)備故障和人為差錯造成事故。第四層防線:發(fā)生事故情況時，啟用核電站安全系統(tǒng)包括各外設(shè)安全系統(tǒng)加強事故中的電站管理，防止事故擴大保護反應(yīng)堆廠房安全殼。第五層防線萬一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故并伴有放射性外泄啟用廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計劃努力減輕事故對周圍居民和環(huán)境的影響。

按照縱深防御的原則，目前的設(shè)計在核燃料和環(huán)境外部空氣之間設(shè)置了四道屏障。即第一道屏障燃料芯塊核然料放在氧化鈾陶瓷芯塊中，并使得大部分裂變產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物9s%以上保存在芯塊內(nèi)。第二道屏障：嫌料包殼，燃料芯塊密封在鉛合金制造的包殼中構(gòu)成核燃料芯棒錯合金，具有足夠的強度且在高溫下不與水發(fā)生反應(yīng)。第三道屏障：壓力管道和容器冷卻劑系統(tǒng)將核燃料芯棒封閉在20cm以上的鋼質(zhì)耐高壓系統(tǒng)中避免放射性物質(zhì)泄漏到反應(yīng)堆廠房內(nèi)。第四道屏障：反應(yīng)堆安全殼用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)筑壁厚近100cm，內(nèi)表面加有0.6cm的鋼襯，可以抗御來自內(nèi)部或外界的飛出物，防止放射性物質(zhì)進入環(huán)境。

核電站配置的外設(shè)安全系統(tǒng)包括：①隔離系統(tǒng)，用來將反應(yīng)堆廠房隔離開來，主要有自動關(guān)閉穿過廠房的各條運行管道的閥門收集廠房內(nèi)泄漏物質(zhì)將其過濾后再排出廠外。

②注水系統(tǒng)在反應(yīng)堆可能“失水時，向堆芯注水，以冷卻燃料組件避免包殼破裂，注入水中含有硼，用以制止核鏈式反應(yīng)。注水系統(tǒng)使用壓力氮氣，在無電流和無人操作情況下在一定壓力下可自動注水。

③事故冷卻器和噴淋系統(tǒng)，用來冷卻廠房以降低廠房的壓力。在廠房壓力上升時先啟動空氣冷卻(風機— 換熱器)的事故冷卻器;再進一步可以啟動廠房噴淋系統(tǒng)將冷水或含翻水噴入廠房，以降熱和降壓。

以上所有安全保護系統(tǒng)均采用獨立設(shè)備和冗余布置， 均備有事故電源，安全系統(tǒng)可以抗地展和在蒸汽— 空氣及放射性物質(zhì)的惡劣環(huán)境中運行。核電站運行人員須經(jīng)嚴格的技術(shù)和管理培訓(xùn)，通過國家核安全局主持的資格考試，獲得國家核安全局頒發(fā)的運行值崗操作員或高級操作員執(zhí)照才能上崗，無照不得上崗。執(zhí)照在規(guī)定期內(nèi)有效， 過期后必須申請核發(fā)機關(guān)再次審查。

萬一發(fā)生了核外泄事故， 應(yīng)啟動應(yīng)急計劃。應(yīng)急計劃的內(nèi)容主要包括:疏散人員，封閉核污染區(qū)(核反應(yīng)堆及核電站)，清除核污染，以保證人身安全和環(huán)境清潔。核電站 建造情況

全世界超過438座核電站在運行

美國數(shù)量最多

2002年6月16日，國際原子能機構(gòu)最近發(fā)表的一份報告說，截止2001年年底全世界正在運行的核電站共有438座?？偛吭O(shè)在維也納的國際原子能機構(gòu)14日在結(jié)束為期5天的理事會例會之際，核準了將提交這一機構(gòu)第46屆大會審議的“2001年度報告”。這份報告在介紹“世界范圍的核能”時指出，核能仍然是許多國家能源組成中的一個重要部分。報告說，到2001年年底，全世界正在運行的核電站共有438座，總發(fā)電量為353千兆瓦，占全世界發(fā)電量的16％，累計運行時間已超過1萬堆年，1個堆年相當于核電站中的1個反應(yīng)堆運行1年。

據(jù)報告說，盡管迄今核電站主要分布在工業(yè)化國家，但是目前正在建設(shè)的32個核電站中有31座分布在亞洲、中歐和東歐地區(qū)。此外，現(xiàn)有核電站通過采取各種措施減少了發(fā)電成本并提高了安全性。其中，阿根廷、巴西、捷克、德國、印度、韓國、西班牙、俄羅斯、瑞士、烏克蘭和美國都增加了各自的核電發(fā)電量并達到創(chuàng)紀錄的水平。

據(jù)國際原子能機構(gòu)統(tǒng)計，在2001年全世界正在運行的核電站中，美國最多，達104座；法國59座，英國和俄羅斯也都在30座以上。2001年核發(fā)電量在國內(nèi)總發(fā)電量中所占比例超過20％的有19個國家，比2000年增加了兩個。其中，立陶宛比例最高，達到78％，比利時和斯洛伐克超過50％，烏克蘭、瑞典和保加利亞３國則都在49％以上，韓國等8個國家也占到３１％到39之多。核電站 中國現(xiàn)有的核電站

中國有4座核電站11臺機組運行。在建的不少。

一、秦山核電站 位于杭州灣畔，一期工程是中國第一座依靠自己的力量設(shè)計、建造和運營管理的30萬千瓦壓水堆核電站。1985年3月澆灌第一罐核島底板混凝土，1991年12月首次并網(wǎng)發(fā)電，1994年4月設(shè)入商業(yè)運行，1995年7月通過國家驗收。 大亞灣核電站

二期工程，是中國自主設(shè)計、自主建造、自主管理、自主運營的首座2× 60萬千瓦商用壓水堆核電站，于1996年6月2日開工，經(jīng)過近6年的建設(shè)，第一臺機組于2002年4月15日比計劃提前47天投入商業(yè)運行。

秦山三期（重水堆）核電站采用加拿大成熟的坎杜6重水堆核電技術(shù)，建造兩臺70萬千瓦級核電機組。1號機組于2002年11月19日首次并網(wǎng)發(fā)電，并于2002年12月31日投入商業(yè)運行。2號機組于2003年6月12日首次并網(wǎng)發(fā)電，并于2003年7月24日投入商業(yè)運行。

二、廣東大亞灣核電站 1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩臺單機容量為984MWe壓水堆反應(yīng)堆機組先后投入商業(yè)營運。

三、田灣核電站 位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣，廠區(qū)按4臺百萬千瓦級核電機組規(guī)劃，并留有再建2至4臺的余地。一期建設(shè)2臺單機容量106萬千瓦的俄羅斯AES-91型壓水堆核電機組，設(shè)計壽命40年，年平均負荷因子不低于80％，年發(fā)電量為140億千瓦時。工程于1999年10月20日正式開工，單臺機組的建設(shè)工期為62個月,分別于2004年和2005年建成投產(chǎn)。

四、嶺澳核電站 一期工程于1997年5月開工建設(shè)。它位于廣東大亞灣西海岸大鵬半島東南側(cè)。嶺澳核電站是“九五”期間我國開工建設(shè)的基本建設(shè)項目中最大的能源項目之一。嶺澳核電站（一期）擁有兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，2003年1月全面建成投入商業(yè)運行，2004年7月16日通過國家竣工驗收。目前正展開二期工程建設(shè)。