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1、核 能 概 论,西安交通大学核能工程系 秋穗正,1,基本课堂,一、核能在能源系统的地位与作用 二、中国核能发展三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理 四、其他类型核反应堆核电站,2,基本课堂,一、核能在能源系统的地位与作用,人类能源结构三次重大的演变： 18世纪60年代：煤炭逐步替代了木柴； 20世纪20年代：煤炭转向石油和天然气； 20世纪70年代：石油、天然气，煤，核能和再生能源等多种能源结构； 21世纪主要能源：核能,3,基本课堂,一、核能在能源系统的地位与作用（续）,世界一次能源结构： 国际能源资料统计：石油、天然气占60%，煤占25%，水力占5%，其他约占10%。（经济地开采的石油和天然
2、气资源约有三、四十年储藏量，世界上煤的储藏量300年） 电力结构： 目前世界上有核电站441座，总装机容量3.6亿千瓦。平均核电发电量占总电量比重为17。 有核电的国家和地区是32个，核发电超过30有16个国家。 法国85，比利时（593），瑞典（516），英国23，俄罗斯16，日本34，美国20，中国1.5%。（美国仍第一核电大国，核电站109个，装机容量占全世界的三分之一。其次是法国、前苏联、日本和德国。）,4,基本课堂,世界核能的发展历史,一、核能在能源系统的地位与作用（续）,世界核电的发展大体可分为四个阶段。 19541960年：试验阶段； 19611969年：实用化阶段； 1969年
3、至二十世纪70年代末：大发展阶段； 二十世纪80年代至二十世纪末：低潮阶段； 二十一世纪开始：复苏阶段。 放弃核电的政策带来严重后果的反思； 世界性的燃料供应紧张和环境压力的加大； 新一代更为安全和经济的反应堆的推广使用。,5,基本课堂,二、中国核能发展,中国能源结构的特点及矛盾 能源结构方面以煤为主体，油和天然气和水电资源很不丰富； 能源资源分布与工业布局不平衡，而且正好相反。 煤炭资源有限，不可能作为长期主要能源； 煤的运输量大，由煤造成的运输紧张状况不可能解决； 煤炭的污染严重，我国的环境将无法承受 ； 煤是种重要的不可再生的化工原料；,6,基本课堂,发展核能是中国的必然选择 需求：20
4、20年中国GDP翻两番（4万亿美元），需要电力8亿9亿千瓦，目前国内已有装机容量是3.5亿千瓦，需要新增量4.5亿5.5亿千瓦。 核电优点： 安全 清洁 经济 可持续发展 现实可行,二、中国核能发展（续）,7,基本课堂,中国核电发展现状 中国大陆正在运行和建造的核电机组共有11台，其中正在运行的有8台机组，装机容量610万千瓦，占全国总供电量的1.5 %以上。正在建设还有3台机组，总装机容量为260万千瓦。 浙江三门，广东阳江，山东海洋，辽宁大连，秦山四期，连云港二期。,二、中国核能发展（续）,8,基本课堂,中国核能发展规划 国家发改委2003年1月14日宣布，到2020年，中国核发电量占总发
5、电量的比例有望达到6%。（远远低于16%的世界平均水平）在2010年以后，大约每年都要新投产2-3台，甚至更多百万千瓦级的核电站。 中国核电发展经历起步（ 2000年前）、腾飞（ 20002015年）和持续发展（ 20152050年）三个阶段 世界核电的春天在中国！,二、中国核能发展（续）,9,基本课堂,三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理,反应堆的基本工作原理 核反应有聚变反应和裂变反应 核燃料：铀-235、铀-233、钚-239 235U+1n140Ba+94Kr+21n+200MeV,每1g铀裂变所释放出来的能量相当于2700kg标准煤燃烧时发出来的总能量。 每产生100万千瓦的热功率，则
6、每天需要消耗1.22千克的铀-235。,10,基本课堂,核反应堆的主要功能 (1)生产堆，(2)动力堆，(3)研究堆。 核反应堆的分类 (1)轻水堆（包括压水堆和沸水堆） (2)重水堆 (3)气冷堆 (4)快中子增殖堆 (5)聚变堆聚变堆,三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理（续）,11,基本课堂,压水堆核电厂基本原理 压水堆核电厂结构基本概况 核压水堆电厂核岛主要参数,三、核反应堆与压水堆核电厂基本原理（续）,12,基本课堂,13,基本课堂,14,基本课堂,15,基本课堂,16,基本课堂,17,基本课堂,18,基本课堂,19,基本课堂,20,基本课堂,压水堆核电厂安全和辅助系统,第一类是牵涉到
7、核安全的安全系统：安全注入系统、安全壳喷淋系统、辅助给水系统和安全壳隔离系统。 第二类是保证反应堆和压力回路正常启动、运行和停堆的核辅助系统：化学和容积控制系统、硼和水的补给系统、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、核岛应急生水系统、蒸汽发生器排污系统、硼回收系统、核取样系统、核岛排气和疏水系统和核岛冷冻水系统。 第三类是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。,21,基本课堂,四、其他类型核反应堆核电站,22,基本课堂,沸水反应堆核电站,23,基本课堂,24,基本课堂,重水反应堆核电站,25,基本课堂,高温气冷反应堆,26,基本课堂,快中子增殖反应堆,27,基本课堂,聚变堆,28,基本课堂,29,基本课堂,30,基本课堂,31,基本课堂,32,基本课堂,33,基本课堂,34,基本课堂,35,基本课堂,36,基本课堂,37,基本课堂,38,基本课堂,39,基本课堂,40,基本课堂,41,基本课堂,42,基本课堂,43,基本课堂,44,基本课堂,45,基本课堂,46,基本课堂,47,基本课堂,48,基本课堂,49,基本课堂,知识回顾Knowledge Review,