核电厂

核電廠[1][2]即核能发电厂,或称核电站[3]。是一种以核反应为热力源的热电厂,和其他的热电厂一样,以热能驱动蒸汽涡轮发动机并连接至发电机发电。根据国际原子能机构的报告,截至2014年4月23日,全球范围内共有450所核电厂在31个国家运行。

这是在法国卡特農的一座核能发电厂。蒸汽正在从双曲面形状的冷却塔排出。核反应堆位于圆桶状的安全壳建筑物内。

核電廠屬於高效率的能源建設,對於溫室氣體、二氧化碳排放幾乎是零。核電廠建設成本高昂,技術需求高,養護成本亦高。在控制良好且周邊緊急應對系統完善的情況下,核電廠其實是相當安全的設施。核电自应用以来,记载有影响的事故有前苏联的切尔诺贝利核事故和日本的福岛核电站事故。

核电站发电原理

现在使用最普遍的進元核电站大都是压水反应堆核电站,它的工作原理是:用制成的核燃料反应堆内进行裂变并释放出大量热能;高压下的循环冷却水把热能带出,在蒸汽发生器内生成蒸汽;高温高压的蒸汽推动汽轮机,进而推动发电机旋转。

核电站分两大部分,产生热能的核岛,与将其进行能量转换的常规岛[4]。图示左半部为核岛,右半部为常规岛。

组成部分

核电站一般分为两部分:利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和迴路系统)與利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统)。核电站使用的核燃料一般是放射性重金属鈾-235或

類型

控制棒插入時能抑制核反應,除了球床式反應堆外其他現有反應爐,先天傾向為升溫,控制棒為避免核災重要裝置。
1957年紀念日本核電落成郵票
第一代早期壓水電廠的佈局,必須靠近河流或海邊

按照工作原理

核電站按照反應堆的形式不同,分為以下類型

  • 輕水反應堆():現有大部份的商業運轉核能反應爐均為此型式。
    • 沸水反應堆()
    • 壓水反應堆():如美國三哩島核電廠。
  • 重水反應堆():如中國秦山III核電廠。
  • 高溫氣冷堆()
  • 壓力管式石墨慢化沸水反應爐():前蘇聯所發展的技術,由於設計缺陷易生事故,已較少使用,如乌克兰切尔诺贝利核电站。
  • 快中子增殖反应堆():如日本茨城縣東海村常陽核電廠和福井縣敦賀市文殊反應爐

划代

第一代

指早期的原型反应堆。包括

  • 美国碼頭市核電站
  • 英国镁诺克斯气冷堆(共26座)
  • 法国天然铀石墨气冷堆
  • 美国恩里科-费米核电站
  • 美国德累斯顿核电站

第二代

直至1990年代末建设的核电站,设计运行寿命30-40年。堆故障率10万年一次。包括:

  • 压水反应堆
  • 坎度重水堆
  • 沸水反应堆
  • 先进气冷堆:从英国镁诺克斯气冷堆发展而来,采用石墨漫化剂、二氧化碳气冷。
  • VVER

第二代+

2000年以后建造的一些现代化改进堆型。运行寿命50-60年。包括:

  • CPR-1000

第三代

  • ACPR1000+ — 中國基於法國CPR-1000改進版
  • 先进沸水堆
  • 三菱先进压水堆(APWR)
  • 增强型坎度重水堆6(EC6)
  • VVER-1000/392 (PWR) 包括不同的改型的AES-91AES-92.

还没有商业建造的三代堆:

  • 西屋AP600
  • System 80+
  • 印度先进重水堆

第三代+

  • 先进坎杜堆 (ACR-1000)
  • AP1000
  • 欧洲压水堆 (EPR)
  • 经济简化沸水堆 (ESBWR)
  • APR-1400 美国System 80+的发展型号,是韩国Next Generation Reactor (KNGR)原型。
  • VVER-1200
    • V392M (PWR) — AES-2006/92有被动安全系统
    • V491 (PWR) — AES-2006/91 有主动安全系统
    • V513 (PWR) — AES-2006/91M 有主/被动安全系统及VVER-TOI-特性, 基于V491与V510
  • VVER-1300
    • V510 (PWR) — AES-2010,基于V392M
  • EU-ABWR — 基于先进沸水堆,扩大了功率输出,遵从欧洲安全标准
  • B&W mPower — 美国巴威公司

全球核电站一览

根据世界核能协会2012年8月的数据,全世界31个国家有435座工作反应堆。

世界核電站分布
運轉中 興建中 已關閉

核能發電量佔比

2015年全球電力來源
核能風力
  •   煤: 9,538,300 GWh (39.2%)
  •   天然氣: 5,543,363 GWh (22.8%)
  •   水力: 3,978,000 GWh (16.3%)
  •   核能: 2,571,365 GWh (10.6%)
  •   石油: 989,865 GWh (4.1%)
  •   風力: 838,028 GWh (3.4%)
  •   生質能: 433,815 GWh (1.8%)
  •   太陽能光伏: 246,556 GWh (1.0%)
  •   其它: 205,228 GWh (0.8%)
2015年全球總發電量:

24,344,520GWh

資料來源:IEA[5]
全球核能發電量前15國家和地区(2016年)
國家核能發電量(TWh)核能佔各國發電量比
 美國804.819.7%
 法國386.472.3%
 中华人民共和国227.23.6%
 俄羅斯184.017.1%
 154.330.3%
 加拿大95.615.6%
 德國80.013.1%
 烏克蘭76.052.3%
 英國65.120.4%
 瑞典60.640.0%
 西班牙56.121.4%
 比利時41.451.7%
 印度35.03.4%
 捷克22.729.4%
2016年核發電量前15國合計核發電量約佔全球核能發電量92.5%。

資料來源:國際原子能總署[6]


重大核電站事故

  • 車諾比核事故
  • 三哩島核洩漏事故
  • 福島第一核電站事故

術語

  • 燃耗限值[7]
    核燃料在反應爐中進行核分裂反應時,其中的可裂变物质會在反應過程中逐漸減少,因核燃料棒在核反应堆內不同位置,而核反應速率有所不同,每一束核燃料可運轉的時間,依其裝填在反應爐內的位置作精確計算。以核一廠為例,每束燃料之燃耗限值為54 MWd/kgU (百萬瓦•日/公斤鈾),一般來說可以在反應爐中運轉4個週期(72個月)。

參見

外部链接

參考資料

  1. GB 50549-2010-T 电厂标识系统编码标准
  2. 《大亚湾核电厂周围限制区安全保障与环境管理条例》
  3. 《大亚湾核电站生产管理丛书》
  4. Nuclear Island - Nuclear Power2017-08-11 查阅
  5. . [2017-11-07]. (原始内容存档于2017-11-07).
  6. IAEA :Nuclear Share of Electricity Generation in 2016
  7. . 台灣電力公司. [2014-06-10].


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