(一)核电站
核电站是利用原子核裂变发出的巨大能量,把水加热成蒸汽,再利用汽轮机进行发电的电站。核电站的不同类型主要体现在核反应堆上,通常根据反应堆上用来降低中子速度的慢化剂对反应堆进行分类。使用普通水作为慢化剂的反应堆叫做轻水堆;使用重水作为慢化剂的反应堆叫做重水堆;使用石墨作为慢化剂的反应堆叫做石墨堆。对于轻水堆来说,水在反应堆内呈沸腾状态的叫做沸水堆;加以高压,使高温水保持液态的叫做压水堆。作为电力家族的重要一员,核电站经过40余年的发展,已经形成多种类型并存的格局。目前世界上正在运行的核电机组中,56%以上是压水堆,21%是沸水堆,7%是重水堆。早期建造的石墨堆,今后将陆续退役。我国正在运行和正在建造的核电机组中,主要是压水堆。
截至2000年,全世界有433座核电站在运行,总装机容量为3.48亿kW,核电占全球电力生产量的16.1%,是世界能源结构的重要组成部分之一。
全世界共有17个国家的核电在国家电力生产中的比例超过25%,按照正在运行的核电机组数目来排列是:美国(104)、法国(59)、日本(53)、英国(35)、俄国(29)、德国(19)、韩国(16)、加拿大(14)、乌克兰(14)、印度(11)、瑞典(11)。我国(不包括台湾省)有3座核电机组在运行,核电占全国电力生产总量的1.15%。我国台湾省还有6座核电机组在运行,核电占台湾省电力生产总量的25%。
据经济合作与发展组织(OECD)预测,到2020年,全球电力总装机容量将增加一倍。火电站燃烧煤、石油、天然气等化石燃料向大气排放二氧化碳引起全球气候变暖造成的重大环境后果已经成为国际社会关注的首要问题;水电的开发受到地域、移民等许多限制;太阳能和风能很难满足作为电力基荷的要求。因此,世界能源组织(WEC)的最新报告结论是:“核能是唯一可替代燃碳(煤、石油、天然气)能源,并可满足作为电力基荷要求的能源。它拥有多样化资源,快堆的使用可使铀资源的利用扩大100倍,核聚变的利用将拥有取之不尽的资源。”
(二)低温核反应堆
核反应堆是利用原子受控裂变的原理提供能源和动力的技术,按照核反应堆的压力可分为高温(高压)核反应堆和低温核反应堆,前者主要用于核电站的建设,后者主要用于供热工程。
核电站采用了较高的操作压力和温度,反应堆的投资十分昂贵,对系统安全性和操作水平的要求也很高。低温核反应堆的温度较低,系统安全保障方面的投资要低于高温核反应堆。
我国对低温核反应堆技术进行了多年的研究,并形成了两种不同的技术:壳式核反应堆和池式核反应堆。
1.壳式堆(www.xing528.com)
壳式堆是在核电站用反应堆的基础上升级改造而成,它的主要特点是将反应堆的堆芯放在一个带壳的钢混容器中,利用堆壳的密封压力提高反应堆的工作温度,使它能够输出适当温度的热能。
反应堆的主换热器布置在压力壳内,系统压力由壳内上部气和汽空间维持。主回路系统没有主循环泵,冷却剂依靠壳内热区和冷区的密度差,形成自然循环。钢制安全壳“紧贴”压力壳(两壳间的间隙较小),且能承受较高的压力,安全壳的外边为主生物屏蔽层。
反应堆堆芯放置在压力壳内下部,为了增强自然循环的驱动力,在堆芯上部设有较长的水力提升段(或称烟囱),主回路冷却剂对堆芯吸收核裂变产生的热量后,经水力提升段进入主换热器,将所载带的热量传给中间回路,然后再返回堆芯。中间回路水在蒸汽发生器中将热量传给蒸汽供应回路以产生蒸汽,通过蒸汽发生器产生的蒸汽提供给用户,蒸汽冷凝水作为给水再返回蒸汽发生器。因此主输热系统由三重回路构成,且中间回路的压力高于主回路压力,这种实体隔离与压力屏障可防止放射源的水泄漏到中间回路,从而保证了蒸汽供应回路不被放射源污染。
2.池式堆
池式堆的主要特点是将反应堆的堆芯放在深水池中,利用水的静压提高反应堆的工作温度,使它能够在常压之下,输出适当温度的热能。
池式核反应堆的主体为反应堆水池,反应堆水池为圆柱形,由钢筋混凝土制成。内表面为不锈钢衬里,外表面有碳钢制的防渗外壳。水池顶部有不密封的顶盖,池水表面为大气压。
堆芯进口水温约为70℃,进入堆芯后受热,水温升至约100℃,从堆芯上部流出,进入放射性衰减筒,然后流出水池,经过热交换器及循环泵后,再返回水池。当水泵故障时,依靠温差形成的密度差来驱动池水继续流动,保持堆芯剩余功率的冷却。
堆芯冷却循环水通过热交换器将热量转传递给中间回路,中间回路再传递给供热管网中的循环水。中间回路水的压力高于池水压力,即使热交换器出现泄漏,中间回路水可能漏入池水,而带有放射性的池水不会进入中间回路。热交换器和循环水泵是多台并联,分别形成环路。当出现故障时,可单独对任何一间泵房进行检修,而不致中断供热或供汽。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。