核电厂 核能及其机理.docx

2.核电厂2.1 核能及其机理一、核能1、原子结构世界上一切物质都是由原子构成,任何原子都由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子所组成。电子第二第三H第四局核子: 中子，不带电，呈中性。 质子，带一个单位正电荷。 普通氢原子核只有一个质子，其他所有物质的原子核既包含质子又包含中子。电子原子核电子2、元素、同位素及核素元素：原子核中的质子数决定了该原子是何种元素。同位素：原子中质子数相同，中子数不同。核素：任一种元素的任一种同位素。3、核能核能（原子能）：原子核发生变化而引起的能量变化。二、获得核能的途径1、核裂变能中子轰击铀-235原子核时，原子核吸收了中子后由于内部不稳定二分裂成两个较轻质量的原子核，同时产生23个中子和B、Y等射线，发生质量亏损，并释放出大量能量。链式裂变反应：D自持型（临界状态）2）发散型（超临界状态）3）收敛型（次临界状态）临界质量：处于临界状态的核燃料质量中子毒物：吸收中子能力很强的的物质（镉或硼）原子弹和氢弹爆炸式壮观的景像车连式反应示意图第一次二次第三次中子主中于*生中子t生2、核聚变能由两个或两个以上的轻原子核（笊和气的原子核）结合成一个较重的原子核（家核）,同时发生质量亏损释放能量的反应。2.2 核反应堆一、核反应堆的结构形式和分类1、按核反应堆的用途分生产堆动力堆试验堆2、按中子的能量分热中子堆中能中子堆快中子堆3、按核燃料的分布分均匀堆非均匀堆2、按中子的能量分热中子堆中能中子堆快中子堆3、按核燃料的分布分均匀堆非均匀堆4、按反应堆采用的核燃料分天然铀堆浓缩铀堆杯堆5、按反应堆采用的冷却剂分水冷堆气冷堆有机介质堆液态金属堆6、按反应堆采用的慢化剂分石墨堆轻水堆（沸水堆、压水堆）重水堆7、按燃料转换性能分燃烧堆转换堆增值堆二、反应堆的基本构成核燃料元件：核燃料芯块、包壳慢化剂反射层控制棒冷却剂屏蔽层控制棒核反应堆的开、停和核功率的调节都由控制棒控制。控制棒内的材料能引烈吸收中子，可以控制反应堆内链式裂变反应的进行。控制棒按功能分三种，功率棒，温度棒，安全停堆棒控制棒按组成分两种，黑棒和灰棒。黑棒具有较强的中子吸收能力。灰棒主要是不锈钢，其中子吸收能力较弱慢化剂慢科元件图：反应堆的基本构成1、按中子的能量分热中子堆中能中子堆快中子堆2、按核燃料的分布分均匀堆非均匀堆核电站工作原理把顶盖打开了就是这个样子核燃料样体温也延“君的是二点化鼬。聘.琬化轴制成小间朴形燃料芯城女人造今金管蚊加厉焊，成玲e<R艮的”料兀件棒。再把元件棒按行列航梆，用定位格架固定，就箱城燃料粗件：大型瞪水堆电站Il打艮用17X17晒排列讯件o2.3核电站一、压水堆核电站（一）概述 压水堆是以普通水作为冷却剂和慢化剂。 一回路：反应堆（核裂变）f冷却剂（水）吸收热能f热量传递给汽轮机工质（蒸汽发生器）f冷凝后由主泵送回反应堆 核岛：一回路（主要设备是反应堆）及其辅助系统及厂房 常规岛,二次回路及其辅助系统及厂房 二回路：汽轮机工质加热（蒸汽发生器）一膨胀做功（汽轮机）f乏汽冷却（凝汽器）一由水泵送入加热器预加热一蒸汽发生器（二）一回路系统及设备一回路系统是使反应堆冷却剂在规定压力、温度的条件下进行循环的系统，是压水堆核电站中的核心系统。 反应堆压力容器（压力壳）、蒸汽发生器、稳压器、主循环泵。图：三环路的压水堆一回路系统布置喷淋管接管 安全赭接管圆斯彩壳体底部封头 电想柒H支撑裾座波动管接管图：稳压器结构一蒸汽送汽轮机图：蒸汽发生器结构()二回路系统及设备压水堆核电站汽轮机压水堆核电站由于以轻水作慢化剂和冷却剂，反应堆体积小，建设周期短，造价较低;加之一回路系统和二回路系统分开，运行维护方便，需处理的放射性废气、废液、废物少。二、其他堆型核电站(一)沸水堆核电站以沸腾的轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。优点：结构紧凑、安全可靠、建造费用低、负荷跟随能力强、没有一回路与二回路之分。、沸水堆核电站的工作流程示叁用（二）重水堆核电站 以重水作慢化剂的反应堆。 重水的中子吸收能力小，慢化性能好，中子利用率高，但是体积大。 实现不停堆换料，但多了两道防止和缓解严重事故的热阱。坎杜P水唯一网路漉舞示意图(三)高温气冷堆核电站 石墨慢化、家气冷却的高温反应堆。球床堆： 优点：不停堆装、卸燃料，实现多次燃料元件的循环使用，功率分布和燃耗比较均匀，反应堆的可利用率高，后备反应性小，提高了经济性和安全性。2.4 核电站运行特点 宜作基本负荷运行 定期更换燃料 负荷变化的限制 绝对保证停堆冷却 严格的水质管理 特殊的安全措施、辐射防护、环境监测及应急措施 对运行人员的严格要求 最终需退役处置2.5 核电站的辐射防护一、核辐射的危害1、核辐射及其类型核辐射：原子核从一种结构或一种能量状态转变成为另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流(粒子、B粒子、Y射线、种子辐射)。2、核辐射的剂量核辐射能够使被照射的物质吸收能量和产生电离，引起化学效应和生物效应。吸收剂量D：单位质量的被照射物平均吸收的辐射能量(JZkg)戈瑞。剂量当量H：吸收剂量D与品质因数Q的乘积H=DQ(Sv).3、核辐射的危害生物效应：核辐射对人体的作用主要是产生电离和电子激发，从而破坏各种分子，今儿破坏人体的细胞造成伤害。躯干效应：辐射危害表现在本人身。遗传效应：不出现在本人身上而出现在其后代身上。4、核辐射防护标准公众受照射的个人剂量限值5年内的平均值为ImSVa,且任何一年内不得超过5mSv；受职业照射的个人剂量限值5年内的平均值为20mSva,且任何一年内不得超过5OmSv.二、核电站的辐射防护措施1、外照射的防护外照射：外界环境辐射对人体的照射。距离防护：增大人体与辐射之间的距离。（简单有效）与辐射源距离越远，辐射衰减越多，人体受到的辐射越小。时间防护：控制受照射的时间。屏蔽防护：采取屏蔽对人体进行防护。元素越重，对Y射线的吸收能力越强，辐射剂量的减弱越显著。对B射线的防护应采用低原子序数的屏蔽材料。中子可以穿透重的物质，而被轻物质挡住。2、内照射的防护封闭： 把放射性物质限制在密闭设备内部，时期不能散步或泄露到大气中去 把人体的全部或者部分密闭起来（戴防护面具或过滤口罩）。稀释：降低放射性物质的浓度（通风换气）防止内照射对核电站运行维修人员的伤害： 制定必要的规章制度； 在放射性工作场所严禁吸烟、吃东西和饮水； 在操作放射性物质时要带上个人防护用具； 加强放射性物质的管理； 严密监视放射性物质的污染情况，尽早采取去污染措施。