核反应堆基础知识讲座.ppt

核反应堆基础 2010年9月 关于能源 化石能源 可再生能源 绿色能源 清洁能源 一次能源 二次能源 煤炭 石油 电力 风能 太阳能 潮汐能 水能 核能 关于“能” 动能(1/2 mv2) 势能(万有引力、电磁力)(力*距离) 化学能 原子核能(结合能/质量能) 能量守恒 熵增 煤炭 石油 电力 风能 太阳能 潮汐能 水能 核能 化石能源-习以为常 几百年，上百年历史，人类依赖性强 对环境影响逐步显现（温水煮青蛙） 可再生能源-历史久远 能量密度小，分散 受经济性制约 核能-爱憎分明，存在争议 历史短，能量大，潜在风险大 出身不好 能量表现形式神秘，未知和不确定性大 生命周期长，影响久远 是现阶段大规模发展的现实选择 核能(裂变能)的来源 结合能 几种易裂变的核素 U-235 Pu-239——U238 U-233——Th233 比结合能曲线 氕 氘 氚 几种可能聚变的核素 典型裂变反应 四因子、六因子公式 无限大反应堆： Kinf = εp fη 有限尺寸的反应堆：Keff ＝εp fη Pf Pt ε：快中子裂变因子 p ：逃脱共振吸收几率 f ：热中子利用系数 η：热中子裂变因子 Pf：快中子不泄漏几率 Pt：热中子不泄漏几率 Kinf ：无限倍因子 Keff ：有效倍增因子 临界、次临界、超临界：K＝1、1、1 2-3个中子+200MeV能量 能量持续释放，并可控制 1千克铀－235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃 烧放出的能量 矿山 水冶 浓缩 元件制造 发电 后处理 废物处置 转换 纯化 中、低放废物 高放废物 核燃料是如何循环的 核能如何转变为电能(压水堆) 核能 热能 机械能 电能 堆芯吊篮 堆芯围板 燃料组件 核能产品的发展历程 美国电力研究所（EPRI）制定：“用户要求文件（URD）”； 欧共体国家共同制定：“欧洲用户要求文件（EUR）”； 随后日本和韩国亦相继制订出各自的电力公司要求文件JURD和KURD； 能被供应商、投资方、业主、核安全管理当局、用户和公众各方面都能接受的，提高安全性和改善经济性的核电厂设计基础文件，适用于先进轻水堆核电站设计 核能产品的市场需求－第三代核电站 AP600、AP1000、EPR、ABWR 核能产品的市场需求－第四代核电站 经济性 安全性 核能产品的发展趋势 大 发电：规模经济性－基荷电厂 投资大、容量大、风险大 EPR：150万千瓦 小 3S（Simpler、Smaller、Safer） 经济性较弱、投资小、容量小、风险小 美国IRIS、MSBWR，前苏联设计的AST－500 广 燃料增值：快堆 新的应用：制氢、海水淡化、供热 未来：聚变 有一种必然，叫“高温气冷堆的发展” “氢能是美国清洁能源的必然选择” －美国《向氢经济过渡的2030年远景展望报告》 碳： 煤炭 碳+氢： 石油天然气 氢： 氢能 工业化社会的三个能源时代 高温气冷堆：世界公认的最适合于大规模制氢的先进反应堆。 高温气冷堆特点 符合第四代反应堆部分特征 固有安全性 潜在经济性 高温：多种用途 制氢； 直接还原炼钢； 煤的气化和液化； 氦气直接透平发电； 石油热采； 油页岩提炼等 为什么会有高温气冷堆的发展？ 保持反应堆安全的最重要问题 安全停堆 （控制反应性） 排出余热 防止放射性 物质释放 核设施安全 谢谢， 敬请批评指正。 * * * * * * * * * * * *