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1、核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-151主要内容n时代需要核能n核电站的基本原理和堆型n核安全措施n辐射与环境核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-152时代需要核能n能源的人均消耗是衡量一个国家生产水平和生活水平的重要标志之一n我国人均能耗为发达国家的几十分之一核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-153我国的现状n我国2020年要全面建成小康社会，国民经济要翻两番，人均GDP要达到3000美元，要有充足的电力供应。n到2004年已发展到4.4亿千瓦n就总量来说，
2、已成为世界上第二电力大国n就人均占有的电力来说，只在0.34千瓦左右，不但远远低于发达国家人均占有电力的水平，就是离中等发达国家人均占有电力1千瓦的水平，也还有很大的差距。n我国人均耗电1287千瓦小时，只有世界水平的一半，只有俄罗斯的1/5，美国的1/10，目前是一个低水平消费量。核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-154典型国家的人均耗电核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-155我国的现状n国家电力公司规划，2020年总装机容量9.5亿kW，核电规划4000万kW，占4.2%。按装机32004000万k
3、W，核发电量为21002600亿kWh，占4.3万亿kWh的56%。核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-156核能在中国的优势n1.核能发展可以调整能源、电力结构n世界能源消费以石油、天然气为主体。我国能源消费一直以煤炭为主，1997年以前约占70%以上，以后有所变化。目前石油大量进口，已占消费量约30%，成品油价格不断上涨，能源结构仍需继续调整。n我国能源资源相对短缺，人均能源资源不足。煤炭、水力资源虽然丰富，但煤炭人均探明储量仅为世界平均值的一半，水力资源过分集中在西南。石油预计剩余可产储量为23.8亿吨，人均可采储量2吨；天然气2001年剩余探
4、明可采储量1.23万亿立方米，为世界探明总储量158万亿立方米的0.7%；水电技术可发电容量3.785亿千瓦，经济可发电容量为2.44亿千瓦。n能源电力结构的优化有利于能源资源的有效利用,有利于各种能源的匹配,减轻能源资源分布不平衡,缓解环境、生态的压力。核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1572020的能源分配单位：亿千瓦年耗煤14亿吨年需天然气600亿立方米开发率68%由于技术和经济原因发挥作用有限核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-158我国核能的优势n2.发展核电可以实现能源、电力的地区优化n我国
5、能源、电力资源的生产、供应的突出矛盾是地区不平衡。煤炭探明储量70%以上分布在华北和西北，可开发水力资源68%集中在西南，而我国发达的东南沿海九省市能源资源缺乏，GDP生产占全国6成以上，而能源生产只有约3成。n能源工业布局实施“因地制宜、相互调剂、统筹规划、平衡发展”的方针。核能具有燃料运量小，可在能源电力消费中心附近建设，也可在能源消费较大、水火电极不平衡的省份建设。n以资源为基础，因地制宜，建立华北煤电基地、西南水电基地、沿海核电基地，并相互调剂，平衡发展，可以实现生产力布局与能源供应布局优化。核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1592004
6、中国省区GDP核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1510我国核能的优势n3.发展核电可以改善环境，推进生态可持续发展n1992年，联合国环境与发展大会首脑会议通过的二十一世纪议程中指出：“今天为生产人类消费的能源所用的大部分燃料损害了大气，因而是不能承受的。应改进能效（以及环境的清洁），同时面向环境安全和有益能源系统转移，面向把大气和环境视为整体的新的和更新的能源转移。”n“交通用途燃料的矿物燃料（石油、汽油和天然气）是造成大气污染的主要原因之一。”“工业是主要的能源使用者，也是温室气体主要的制造者和排放者。”二十一世纪议程号召工业提高效能，开发更
7、清洁的技术和生产工艺，改善治理技术，减少废弃物。n核电是“安全、可靠、高效、经济、清洁”的能源。n如果核电装机容量2.4亿千瓦，占总发电量的20%，那么，核电对环境与生态贡献将是巨大的。核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1511各种发电形式的优缺点 n煤：n优点n便宜、n易获得；n缺点n需要昂贵的空气污染控制；n温室效应、酸雨；n运输体系n石油/天然气：n优点n易于获得，n用于空间热源较好；n缺点n储量有限，n温室效应，n价格波动大核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1512各种发电形式的优缺点n核能：n
8、优点n燃料费用便宜，n释热率最高，n废物紧凑，n新燃料易运输，n没有温室效应或酸雨；n缺点n基建投资大，n需要解决长寿期高放射性废物的贮存问题，n潜在的核的扩散的问题n水：n优点n大坝建成后，运行非常便宜；n缺点n厂址非常有限，开发得差不多了，n大坝的垮塌会引发生命的危险，n影响生态（鱼类），核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1513各种发电形式的优缺点n风：n优点n免费，n适合于农村地区；n缺点n地区限制，n小功率，n能量的贮存问题，n依赖天气n太阳能：n优点n免费；n缺点n地区限制，n材料核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety S
9、tudio2007-5-1514各种发电形式的优缺点n氢：n优点n与氧反应产生水和热量；n缺点n制氢很贵，n聚变：n优点nD、T可以作为燃料，释热量大，放射性小；n缺点n工业实用遥远（50年）核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-15152006世界核电堆型比例压水堆沸水堆重水堆气冷堆石墨慢化堆快堆核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-15162006世界核电堆型发电比例核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1517堆型解释nPWR压水堆：加压轻水冷却、慢化反应堆nBW
10、R沸水堆：沸水冷却、慢化反应堆nPHWR重水堆：重水冷却、慢化反应堆nGCR气冷堆：气体冷却，石墨慢化反应堆nLWGR石墨慢化轻水冷却堆nFBR快堆：快中子反应堆n现在运行的以液态金属（Na）冷却为主核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1518PWR：压水堆一回路二回路三回路核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1520PWR：压水堆nPressurized Water Reactor，由美国西屋公司首先设计，目标为核潜艇 n第一座商用压水堆核电厂为美国的Shippingport，1982年退役n主要的生产厂
11、商有nWestinghouse,Asea Brown Boveri-Combustion Engineering(ABB-CE),Framatome,Kraftwerk Union,Siemens,and Mitsubishi，B&W等 核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1521PWR：压水堆n加压轻水冷却、轻水慢化n三个独立的回路n一回路：反应堆冷却回路（放射性）n24条回路n有蒸汽发生器、稳压器、泵、堆芯和管道构成n二回路：汽轮发电机回路n三回路：循环冷却水回路核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-15
12、22PWR:压水堆nVVER:俄罗斯的压水堆n连云港的田湾n主要区别n卧式蒸汽发生器n六角形的燃料组件核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1523BWR：沸水堆nBoiling Water Reactor n最初由Allis-Chalmers和General Electric(GE)设计，Allis-Chalmers设计的机组已全部停闭。n第一台美国的商用沸水堆核电站为Humboldt Bay（California）n其它的供应商有 ASEA-Atom,Kraftwerk Union,Hitachi。n沸水堆的建造国家（地区）：nFinland,Ge
13、rmany,India,Japan,Mexico,Netherlands,Spain,Sweden,Switzerland,Taiwan，US.nJapan and Taiwan have the newest BWR units.核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1524BWRn轻水冷却、轻水慢化n和常规火电厂类似，设置了2个回路n优点：n没有蒸汽发生器n低压n缺点n放射性核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1525HPWR：加压重水堆n重水慢化的反应堆。n有很多种类型，最成功的是加拿大的CANDU系列
14、。n开发商：AECL（加拿大原子能公司）,印度n秦山三期核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1526CANDUn特点n压力管式n重水冷却、重水慢化n天然铀/稍浓缩铀n不停堆换料n适合于工业水平一般的国家核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1527LWGRn以RBMK为主n沸水冷却，石墨慢化n不停堆换料n切尔诺贝利核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1528GCR：气冷堆n最早的堆型之一，用于生产钚n石墨慢化剂n惰性气体为冷却剂n二氧化碳n氦气n优点n冷却剂温度高，
15、循环效率高n安全性能好核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1529FBR：快堆nLMFBR为主n液态金属冷却n燃料的增殖能力n四个回路n冷却剂回路n中间回路n蒸汽给水回路n循环冷却水回路核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1530LMFBRn优点：n热效率高n增殖n安全性能好n缺点n钠的化学性质核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1531LMFBR池式回路式核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1532核电的分代n四代：n
16、第一代核电厂n第二代核电厂n第三代核电厂n第四代核电厂核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1533核电的分代n第一代核电厂：n20世纪5060年代 n一是从军用生产堆或军用动力堆转型改造过来n二是一些商用核电厂堆型的原型机组n三是研究探索过程中建造的一些堆型。n这阶段典型的核电机组堆型包括：n英国和法国建造的一批“镁诺克斯”天然铀石墨气冷堆（GCR）n前苏联早期建造的轻水冷却石墨慢化堆（LGR）n美国早期建造的压水堆（PWR）和沸水堆（BWR）n加拿大早期建造的天然铀重水堆n美国和前苏联早期建造的快中子增殖堆。核安全工作室核安全工作室Nuclear
17、Safety Studio2007-5-1534核电的分代n第二代核电厂n目前正在运行的绝大部分商用核电厂n第二代核电厂主要有nPWRnBWRn加拿大AECL开发的天然铀压力管式重水堆（CANDU堆）n前苏联开发的石墨水冷堆（LGR）n改进型气冷堆（AGR）n高温气冷堆（HTGR）n钠冷快堆核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1535核电的分代n第三代n三里岛和切尔诺贝利事故n我国将在浙江三门、山东海阳、广东阳江建造第三代核电厂。n革新型和改进型n第三代核电动力堆型主要有：nGE公司的ABWR先进沸水堆；n西屋电气公司的AP600和AP1000先进压
18、水堆；n法德联合设计的1500MW电功率大型欧洲压水堆EPR；nABB-CE公司的SYSTEM 80先进压水堆；n南非的球床模块式高温气冷堆PBMR；n俄罗斯的VVER640（V-407型）和VVER1000（V-392型）先进压水堆；n日本和GE公司的先进简化沸水堆SBWR；n加拿大原子能公司（AECL）的ACR重水堆；核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1536AP1000 电站设施电站设施传统核电站传统核电站 AP1000 减少量减少量安全级阀门安全级阀门(个)2844 1400 51%泵泵(台)280 184 35%安全级管道安全级管道(km
19、)33.5 5.8 84%电缆电缆(km)2774 366 86%抗震厂房容积抗震厂房容积(万m3)36 16 55%核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1537核电的分代n第四代核电n2000年1日，由美国能源部发起组织阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非、英国和美国共9个国家的高级政府代表会议，讨论开发第4代核电的国际合作问题。n十点共识的基本思想是：n世界特别是发展中国家，为社会发展和改善全球生态环境需要发展核电；n第3代核电还需改进；n核电需要提高经济性，安全性，减少废物，能防核扩散；n核电技术要同核燃料循环统一考虑。n2000年5月
20、，由美国能源部再次发起组织了近百名国内外专家研讨第4代核电的发展目标，目的是研究第四代核电应具备的基本性能和特点，以便进一步研究确定第4代核电的设计概念，为第4代核电堆型的研究开发明确技术方向。n2002年，第4代核电国际论坛（GIF）对第4代核电堆型的技术方向形成共识，在2030年以前将开发6种“新型发电”反应堆与燃料循环技术。n气冷快堆、铅冷快堆、熔盐堆、钠冷快堆、超临界水堆、极高温堆 n中国于2006年加入GIF核电的安全性核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1539何为安全n不受威胁,没有危险、危害、损失n美国传统词典：nSecure fro
21、m danger,harm,or evil.nFree from danger or injury;unhurt:nFree from risk;sure n安全是和风险（RISK）结合在一起的。核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1540人类对核安全的态度n与时俱进。n历来十分重视，且日趋严格n举例nFermi1942年建第一座反应堆，就设置了安全棒和Axe mann安全壳的设置n严重事故和PSA的分析n用户要求文件（URD）核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1541核电站不会像原子弹那样爆炸n啤酒点不
22、着n压水堆有内在的安全特性n发生核爆炸并不简单核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1542核反应堆安全性特性 n强放射性n反应堆在运行和停闭过程后，都有很强的放射性n高温高压水n衰变余热核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1543多道屏障 n在放射源与人之间，即放射性裂变产物与人所处的环境之间，设置了4道屏障n核燃料n包壳n一回路压力边界n安全壳核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1544何为风险(Risk)n人们从事某项活动，在一定的时间内给人们带来的危害。n风险和收益并存n合理可行的手段来降低风险核安全工作室核安全工作室Nuclear Safety Studio2007-5-1545核电厂的风险n来自于事故工况下不可控的放射性核素的释放n归结为两个问题：n辐射安全问题n排除不可控链式裂变反应发生和发展的可能性