核电站系统及国内核电工业状况概述

工程师：黄宏艳核反应堆按冷却剂分类普通水堆包括压水堆与沸水堆重水堆气冷堆钠冷堆目前普通水堆应用广泛，国内以压水堆最为普遍一回路与核岛一回路：反应堆冷却剂循环系统核蒸汽供应系统：由一回路（反应堆冷却剂循环系统）及与一回路相连接的系统所组成核岛主要包括核蒸汽供应系统、安全壳喷淋系统和辅助系统核岛厂房主要包括反应堆厂房(安全壳)、核燃料厂房、核辅助厂房、核服务厂房、排气烟囱、电气厂房和应急柴油发电机厂房等反应堆冷却剂循环系统（一回路）一回路的主要设备有反应堆堆心、压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主循环泵及管道一回路中冷却剂(高温高压的水流)的主要作用是将反应堆堆心产生的热量带到蒸汽发生器，传给二回路，生产蒸汽在一回路水中加入硼酸，用来控制反应性的慢变化；用稳压器维持一回路压力的稳定和补偿水在冷态和热态时的体积变化化学和容积控制系统维持一回路所需要的水量调节溶解在冷却水中的硼酸浓度，以控制反应堆的反应性对水进行净化处理，除去水中的裂变产物和腐蚀产物给一回路的水加入腐蚀抑制剂和各种化学添加剂主循环泵轴密封水系统分机械密封与水密封两种水密封：通过密封水循环系统提供所需的密封水（维持一定的压力）泄露水将流至化学和容积控制系统硼回收系统大量的冷却水排放会造成放射性水污染以及硼酸用量增多，需设置回收系统来自容积控制箱的含硼废水——暂存箱——过滤、离子交换、加热脱气——分为废气、冷凝水、硼酸浓缩液三部分补给水系统硼回收再生水系统、除盐水系统、除氧水系统设备冷却水系统为核岛中的热交换器提供去除离子的冷却水闭式冷却水回路，防止泄露采用江水或者海水冷却停堆冷却系统核反应堆停堆后，燃料元件因裂变产物的衰变而发热，停堆冷却系统（也称余热冷却系统）的作用是带走这部分热量主要由热交换装置、循环泵和阀门等组成，用于停堆、更换燃料以及一回路系统发生大量泄漏事故时带走热量，冷却堆心安全注射系统当一回路发生失水（管道发生大破裂而引起大泄漏）时,安全注射系统就作为安全给水系统主要由高压注射部分、安全注射箱和低压注射部分组成这几部分协同工作即能保证堆心的冷却，并可使反应堆停堆安全壳喷淋系统由两条独立的管线组成，每条管线系统都是由喷淋泵、冷却器、喷头、换料水箱、阀门等设备组成当发生失水事故时，一回路中高温高压的水漏到安全壳中，由于安全壳是密封的，安全壳里的压力和温度都会升高安全壳喷淋系统的主要作用就是喷淋冷水使水蒸汽凝结成水，从而降低安全壳内的压力和温度喷淋水中含有碱，可以除去空气中放射性的碘核岛其它辅助系统反应堆腔室和废燃料冷却系统：用于反应堆腔室和废燃料池池水的冷却和净化，可以对压力壳充、排水辅助给水系统：当蒸汽发生器的主给水系统完全失去作用时就投入运行，在反应堆起动、升温和停堆时，也由这个系统给蒸汽发生器供水通风和空调系统：用于维持室内的温度和湿度，为运行人员和设备提供适宜的工作环境，减少室内空气中放射性碘的浓度，并减少向大气中排放放射性物质压缩空气系统：为调节器、气动阀和安全阀等设备提供压缩空气放射性废物处理系统：包括排放液体收集系统，气体、液体和固体废物处理系统，监测和排放系统，蒸汽发生器排污系统和液体废物排放系统二回路与常规岛二回路系统由汽轮机发电机组、冷凝器、凝结水泵、给水加热器、除氧器、给水泵、蒸汽发生器、汽水分离再热器等设备组成蒸汽发生器的给水在蒸汽发生器吸收热量变成高压蒸汽，然后驱动汽轮发电机组发电，作功后的蒸汽在冷凝器内冷凝成水，凝结水由凝结水泵输送，经低压加热器进入除氧器，除氧水由给水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸汽发生器，如此形成热力循环为了保证二回路系统的正常运行，二回路系统也设有一系列辅助系统，统称常规岛汽轮机外形核电站的汽轮发电机组均采用中温中压、饱和蒸汽并带有中间汽水分离再热器的汽轮机作原动机低速汽轮机、长叶片、减少低压缸二回路辅助系统主蒸汽排放系统将主蒸汽系统中多余的蒸汽通过接通冷凝器的蒸汽旁路阀，或通过接通大气的蒸汽释放阀、安全阀进行排放汽轮机再热及抽气系统均在高压缸和低压缸之间的连接管道上装设几台汽水分离再热器，以除去高压缸排汽中的水分，减少其对叶片的浸蚀，同时可以提高热效率凝结水给水系统将乏汽冷却成为凝结水后，进行除盐、逐级加热、除氧处理，供给蒸汽发生器二回路辅助系统(续）化学水处理系统对凝结水进行化学处理，可作为凝结水给水系统的一部分事故给水系统断电时，用来提供二回路的给水以冷却一回路的冷却剂蒸汽发生器排污系统蒸汽发生器排污水处理后可送回冷凝器重新使用，或者由放射性废水系统处理后排放循环水系统供给冷凝器的循环水需水量大，循环水泵功率很大世界核电发展状况自从1954年苏联第一座5MW试验性核电厂投入运行以来，核电在许多国家和地区已承担基本负荷，目前世界上30多个国家己运行核电机组441座，总装机容量3.6W亿KW，核电已占世界总发电量的20％。从已运行的核电站装机容量来看美国居首位，装机容量占全世界的四分之一，其次是法国、日本、德国和俄罗斯。从发展速度来看法国、日本和韩国保持着较高的发展速度，目前法国核能发电量已占总发电量的80%。预计到2030年，世界核电站总数将达到1000座，核发电量将占总发电量的三分之一，可以预期在相当长一段时期内核电将成为电力工业的支柱。年装机容量前十位的构成情况序号国家装机容量(万kW)水电火电核电（%）1美国78350.212.574.612.92中国23654.223.575.60.93日本23373.719.062.718.34俄罗斯21085.720.769.210.15加拿大11361.258.027.614.46德国11544.37.772.519.87法国12074.020.823.555.78印度9680.321.875.92.39英国7046.05.876.617.610巴西6075.687.311.61.1已有用户北京核二院成都核动力研究院上海核728院中广核广州电力设计院发电配套设备用户：东方电机哈尔滨大电机所北京北重汽轮电机有限责任公司四川西华大学（泵站系统仿真）能源与核电相关企业核电站设计单位：设计公司、研究院所核电站业主：部分业主具备设计能力核电投资方电站主设备企业核岛、常规岛相关设备、汽轮机、电机核环境与工程企业电站辅助设备企业电线电缆、管道泵阀、工控机械、仪器仪表、机电设备、复合材料、辐射防护国内核电工业应用示例（续）泵站供水系统国内核电工业应用示例（续）冷却系统国内核电工业应用示例（续）主蒸汽系统燃气—蒸汽联合循环发电技术（CC/GTCC）燃气—蒸汽联合循环主要优点a)热效率高，目前为50%～55%，2000年以后渴望达到60%～61%；b)低污染，环保性能好；c)运行灵活，可靠性高，可日启停、调峰性能好；d)单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～300美元／kW，汽轮发电机组为600～1000美元／kW，而联合循环发电机组为280～530美元／kW；e)标准的模块化设计，建设周期短，可分阶段建设，一年内即可发出60％～70％额定负荷；占地少，仅为PC＋FGD发电厂占地的1／3；f)节水，为同容量常规电站用水量的1／3。我国大陆以煤为主要发电一次能源，目前联合循环机组容量仅占全国发电容量的1．5％。热电联产火电机组在发电的同时，用抽汽或背压机组的排汽进行供热如果联合循环机组用于热电联产，即高作功能力的燃气（1000℃以上）在燃气轮机中做功，其排气在余热锅炉中产生中等作功能力的蒸汽（500℃以上），驱动汽轮机继续做功，其低作功能力的抽汽或排汽用于工业或生活用汽用热，形成联合循环热电联产热电冷三联产锅炉产生的蒸汽在背压汽轮机或抽汽汽轮机发电，其排汽或抽汽，除满足各种热负荷外，还可做吸收式制冷机的工作蒸汽，生产6～8℃冷水用于空调或工艺冷却热、电、煤气三联产煤中挥发份和部分固定碳受热后气化，产生城市煤气供万人城镇民用，焦碳送CFBC锅炉中燃烧产生蒸汽，用于热电联产。此外，在电厂中安装蓄热器回收排热或机组起停过程中排汽，可对热负荷移峰填谷；可增加尖峰发电力出力，提高能源利用率和机组稳定运行水平。还有一种双背压凝汽式汽轮发电机，是通过凝结水串联通过凝汽器的两个部分，形成两个不同的背压。由于改善了蒸汽热负荷的不均匀性，使其平均背压低于传统的单背压汽轮机的背压，可提高循环热效率。燃气轮机高效热力循环程式双