1、I哈尔滨远东理工学院电气工程概论姓 名： 王世家 分 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学 号： 16160245 二 0 一六 年 十一 月 三十 日得分 评卷教师1核能发电对人们的优势由中国核科技信息与经济研究院、中国核能电力股份有限公司秦山核电基地共同组织编写，叶奇蓁院士担任主编的这本书，是共 140 多页的四彩漂亮小册子，图文并茂，详细阐述了核电是安全、清洁、经济高效的能源；积极发展核电，可以优化能源结构，促进经济社会发展，保护生态环境，降低二氧化碳等温室气体的排放，减少雾霾天气的最好能源。核电与水电、火电一起构成了世界能源的三大支柱。读完全书， “核电” 之于的敬而远
2、之，一下子变得亲切温和起来。为什么要发展核电一书，对核电在能源发展中的地位、核电的安全保障以及如何积极推进核电安全高效发展做了详细的论述。特别难得的是还在附录里加入了党和国家领导人对核电发展的重要指示、著名学者对核电发展的重要论述，真是一本难得的中小学与各机关单位普及核电知识的科普教材。2核能发电原理压水式反应堆核电站主要是由核蒸汽供应系统和汽轮发电机系统组成压水式反应堆图解1反应堆堆芯内进行核裂变并稳定地释放热能。由于采用稳压器提高系统内的水压，一回路的水受热后不会沸腾。这些高压水随之将堆芯内产生的热能带走。2带热能的高压水经蒸汽发生器内数以千计的传热管，将热能传到管外二回路系统的水内。二回
3、路系统与一回路系统是完全分隔的。3二回路水随即受热沸腾，变成蒸汽，然后推动汽轮发电机组产生电力。4蒸汽自汽轮机排出，被三回路的海水冷却后，再循环至蒸汽发生器加热。什么是控制棒组件？核反应堆的开、停和核功率的调节都由控制棒控制。控制棒内的材料能强烈吸收中子，可以控制反应堆内链式裂变反应的进行。控制棒也组装成组件的形式。反应堆不运行时，控制棒插在堆芯内。开堆时将控制棒提起，运行中根据需要调节控制棒的高度。一旦发生事故，全部控制棒会自动快速下落，使反应堆内的链式裂变反应停止。3什么是核燃料组件？核电站的燃料是铀，其有效成分是其中的铀-235，含量为 3%左右。核燃料被烧结成一个个圆柱状的二氧化铀陶瓷
4、体芯块，叠装在用锆合金做成的包壳管中，做成一根根细长的燃料棒，再把这些燃料棒按一定规则组装成一个个燃料组件，就可供核电站使用。核电站的反应堆芯内有 100 多个这样的核燃料组件，总重量达几十吨。4什么是核蒸汽供应系统核蒸汽供应系统是核电站中利用核能产生蒸汽的系统。它的作用相当于火电厂中的锅炉蒸汽系统，但它比锅炉蒸汽系统复杂得多。压力堆核蒸汽供应系统由核反应堆、蒸汽发生器、主循环泵、稳压器及相应的连接管道组成。管道中的冷却剂（一回路水）主循环泵的驱动下流过核反应堆，吸收由链式裂变反应产生的热量，然后进入蒸汽发生器，把热量传给在管外流过的二回路水，使其变成蒸汽，利用蒸汽推动汽轮发电机发电。5什么是
5、核电站？核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。它与我们常见的火力发电厂一样，都用蒸汽推动汽轮机旋转，带动发电机发电。它们的主要不同在于蒸汽供应系统。火电厂依靠燃烧化石燃料（煤、石油或天然气）释放的化学能制造蒸汽，核电站则依靠核燃料的核裂变反应释放的核能来制造蒸汽。产生核裂变反应的设备叫做反应堆。用于发电的反应堆有压水堆、重水堆、沸水堆、高温气冷堆、铀冷快堆等，当前世界上建得最多的是压水堆核电站。67核能发电的特点及前景预测我国能源体系以燃煤为主, 煤炭约占一次能源 消耗的 70%。这种能源结构不仅依赖于已存的不 可再生的地下储煤, 也给环境带来了很大的危
6、害。 从环境保护的角度来看, 煤和石油的燃烧会造成严 重的环境污染, 而核能是清洁能源, 无 CO2、SO2 及 粉尘排放。近年来, 各国致力于综合解决核电站的 安全性、经济性、废物处理和防止核扩散等问题, 将 建成新一代先进核能系统 ) 第四代核电站 1 。 本文综述核能发电的特点, 分析了核能在发电方面 亟待解决的难题, 并预测了其应用前景。1 核电的特点 1. 1 核电的经济性 核能是高度浓缩的能源, 1 t 铀裂变产生的能量 相当于 240 万 t 标准煤。核燃料能量密度比起化石 燃料高上几百万倍, 故核能电厂所使用的燃料体积 小, 运输与储存都很方便。构成核能发电成本的因 素很多,
7、包括基建投资费用、运行维护费用、燃料费 用, 以及核电站退役处理费用。核电发展初期, 不仅 基建投资费用昂贵, 核燃料生产过程复杂, 需要庞大 的设备 , 加上特殊的安全措施需要, 核能发电成本较 高。目前, 核能发电的成本有了很大降低, 但核电站 退役处理的费用远比早先预计的为高。1. 2 核电的环保性 核能发电与火力发电不同, 发电过程中不需要 燃料储仓、废渣场地等, 不直接产生 SO2、NOx 、汞或 其他与化石燃料的燃烧有关的污染物, 也不直接产 生 CO2 , 是清洁能源。目前 , 火电厂靠大量燃烧有机 燃料发电, 其排出的 SO2、CO2 、 N2O 等气体, 不仅直 接危害人体健
8、康和农作物生长, 还导致酸雨和 / 温 室效应 0。核电站产生的放射性三废, 原则上回收 处理8存储, 不外排。排入环境的只是处理回收后残 余的尾气, 数量甚微。只要能确保安全运行, 核电站 对环境的影响是极小的 , 排放到环境的反射性气体 在严格的监督和控制之下, 周围的居民由此受到的 辐射剂量小于来自天然本底的 1%。1. 3 核电的安全性 核电厂的核反应堆不会像原子弹那样发生爆 炸。核电厂核反应堆采用易裂变物质做燃料, 这些 燃料分散布置在反应堆内部, 任何情况都不会像原 子弹那样发生爆炸。反应堆具有类似不倒翁的特 点, 其设计具有固有的安全性, 当外界破坏了反应堆 的平衡, 核能释放太
9、快时, 在一定范围反应堆能不靠 外界的干预, 裂变反应会自然终止, 使反应堆回到原来的状态自动停对, 绝对不会发生爆炸。如果海啸、 地震、热风暴、雷击、洪水等自然灾害发生, 反应堆会 自动安全停闭。如果遇到核电厂附近的堤坝坍塌、 风机坠毁、重大交通事故之类的严重事故, 反应堆建 筑物被砸时, 反应堆也会安然无恙。1. 4 核电对环境和公众的影响 正常人体能耐受一次 0. 25 Sv 的集中辐射而不 至于遭到伤害, 只有过剂量的辐射才能对人体造成 伤害。参照国际辐射单位和测试委员会的标准, 我 国规定了人体每年接受辐射的限制, 即从事放射性 工作的人员每年接受辐射不得超过 0. 05 Sv, 核
10、电设 施周围居民每年接受的辐射不得超过 0. 01 Sv。因 核电站所使用的反应堆由里到外依次采用了堆芯、 压力壳、安全壳、包壳等多重屏蔽, 使得就算反应堆 附近的辐射剂量也很小了, 何况核电站一般建在离 居民很远的荒芜地带。我国核电厂对公众造成的实 际辐射量比规定的限制要小得多, 核电厂对人体辐射致癌的影响可以说微不足道。2 核电亟待解决的难题92 核电亟待解决的难题2. 1 核电的热污染从核电站的工作原理可以看出, 核电站运行时 形成的热污染问题是一个无法回避的问题。由于核 电站的效率低, 核电厂每发 1 kW 电所释放的废热要 比同级燃煤电厂多 40% , 这种废热必须转移到环境 中去,
11、 转移的办法可以用冷却塔, 或者利用河流、池 塘或海洋。如采用水冷却, 则所需的总水量大得惊 人, 1 000 MW 机组核电站冷却水量为 28400 L/s, 水 温通常要升高 100 e 。由于温度升高, 可能产生各 种各样的化学和生物学的影响。2.2 核电的放射污染 尽管核电站在运行过程中几乎不产生 SO2 和温 室气体, 但是它产生的放射性废物污染始终是一个 人们都关心的话题。核电站的核反应过程中会产生 放射性裂变和活化产物, 一部分通过气态途径进入 环境, 这些放射性流出物会改变当地的水体放射性 水平, 对水生物产生辐射剂量, 还可能影响周围的淡 水资源的利用。 核电厂有严格的管理措
12、施控制放射性物质的排 放。核电厂三废排放的原则是尽量回收, 把排放量 减至最少。核电厂内固体废物完全不向环境排放, 放射性活度较大的液体废物转化成固体的废物也不 排放 , 像工作人员淋浴水之类低放射性废水经过处 理、检验合格后排放。气体废物经处理和检测合格 后向高空排放。但目前国内关于生物辐射影响 的评价研究较少 , 也无相关评价标准。我国人口 密集, 建设核电站时需考虑其对附近水体环境, 尤其 对居民饮用水的影响。此外, 核电厂运行过程中需 加入一定量的化学试剂以满足系统运行要求 , 因此 核电厂的液态流出物中除含有放射性核素外还包括 一定量的化学污染物。要处理好核电站的放射污染 物, 首先
13、需要我们引起重视, 其次制定相关的政策和 措施, 此外还要在技术上增加投入, 以保证电站周围 的居民免受其害。103 核电发展前景预测3. 1 国外核电发展 美国是世界第一核电大国, 目前运行的核电机 组为 104 台, 装机容量达 970 GW, 占世界核电装机 49 2011 年 陈国云等: 核能发电的特点及前景预测 第 5 期 容量的 29%, 为美国提供了 20% 的电力。目前欧洲 有近 135 个 核 反应 堆 在 运 行, 总 装 机 容 量为 125 GW, 占欧洲总发电量的 35% 。英国面临的能源 压力最大, 目前的 12 座核电站大部分建于 20 世纪 中期, 其核电提供了
14、全国 25% 的电力份额, 天然气 发电的比例为 40% 。尽管法国是世界上核电占电 力比例最高的国家 ( 约占总发电量的 80% ) 并向周 边国家输出电力, 但法国仍在积极发展核电, 并将在 2020 年建成球床式反应堆( 核电站反应堆型) 。俄 罗斯近年来克服了切尓诺贝利核事故后公众强烈反 对核电建设的障碍 , 并且继续实行其强大的核工业 发展计划。俄罗斯 2004 年有 10 个核电站的 30 座 反应堆在运行, 总功率为 22. 242 GW, 目前核电占全 国发电量的 16%。 亚洲国家中, 韩国是发展中国家中发展核电最 成功的国家之一, 核电发电量已占全国发电量的 40%。从 2
15、0 世纪 70 年代第一个核电站建成后, 韩 国核电一直稳步发展, 预计到至 2015 年韩国还将建 12 台新的核电机组。日本能源经济研究院也称 2030 年日本核电在一次能源中的份额将从 2004 年 的 11%上升到 20%。印度目前核电总装机容量为 1100 万 kW, 并计划到 2020 年为 2900 万 kW, 到 2030 年为 6 300 万 kW, 到 2040 年为 13 100 万 kW, 到 2050 年达 27500 万 kW1112我国核电发展现状我国大陆核电发展至今已有四十余年，经历了核电起步、适度发展、积极发展和安全高效发展 4 个阶段。(1)核电起步阶段从
16、20 世纪 70 年代初，我国大陆核电开始起步。1985 年第一座自主设计和建造的核电站秦山核电站破土动工，1991 年 12 月 15 日成功并网发电。(2)适度发展阶段2000 年召开的党的十五届五中全会提出了“适度发展核电”的方针。在此方针指导下，我国相继建成了浙江秦山二期核电站、广东岭澳一期核电站、浙江秦山三期核电站等，使我国核电设计、建造、运行和管理水平得到了很大提高，为我国核电加快发展奠定了良好的基础。(3)积极发展阶段进入新世纪，中国核电迈入批量化、规模化的快速发展阶段。截至2014 年年底，我国大陆在运行核电机组共 22 台，总装机容量 2010 万千瓦，约占全国发电总量的 2
17、.2%；在建机组 26 台，规模 2800 万千瓦，约占世界在建规模的 40%。中国已成为世界上在建核电机组规模最大的国家。13(4)安全高效发展阶段党的十七届五中全会通过的中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议，确定我国“在确保安全的基础上高效发展核电”的方针。2012 年 3 月，我国政府工作报告重申了在能源结构中安全高效发展核电的政策，我国核电也由此进入了安全高效、稳步发展的新阶段。为了满足我国能源消费的持续增长需求，2013 年我国发布的能源发展“十二五”规划中明确提出要“安全高效发展核电”，加快建设现代核电产业体系，打造核电强国。2014 年 6 月 13 日，习近
18、平总书记在主持召开中央财经领导小组第六次会议时强调，在采取国际最高安全标准、确保安全的前提下，抓紧启动东部沿海地区新的核电项目建设。李克强总理在2014 年政府工作报告中提到要推动能源生产和消费方式变革，开工一批水电、核电项目。根据核电中长期发展规划(20112020 年) 提出的目标，2015 年前我国在运核电装机达到 4 000 万千瓦，在建 1 800 万千瓦。到2020 年我国在运核电装机达到 5800 万千瓦，在建 3000 万千瓦。14结论一个国家的用电需求在不断的增加，我相信在不久的将来核能发电一定会成为国民的发展需要，我相信在不久的将来会有科学家改变核裂变所损失的能量。1516
19、1718参考文献1 张 琳 娜 ，刘 武 发 .传 感 检 测 技 术 及 应 用 M.中 国 计 量 出 版 社 ，1 999 年 10 月 .2 沈 德 金 ，陈 粤 初 .MCS-51 系 列 单 片 机 接 口 电 路 与 应 用 程 序 实 例 M.北 京 航 空 航 天大 学 出 版 社 ，1 990 年 8 月 .3 胡 汉 才 .单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 M.清 华 大 学 出 版 社 ，1 996 年 8 月 .4 李 志 全 .智 能 仪 表 设 计 原 理 及 应 用 M.国 防 工 业 出 版 社 ，1 998 年 6 月 .5 何 立 民 .MCS-51
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