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核电厂

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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。

核电厂(英語:Nuclear power plant[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2021年6月,全球范围内共有443所核电厂在33个国家运行,另有52所正在建造中[4][5]

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

核电廠通常被视为電網基本负荷,因为燃料成本仅占生产成本的一小部分,并且因为它们不容易调度,适合作为基本负载电力供应商。但是,用過核燃料管理的成本尚不确定。

历史[编辑]

1948年9月3日,核反应堆首次在美国田纳西州橡树岭的X-10石墨反应堆发电。这是第一个为灯泡供电的核电站。第二个较大的实验发生在1951年12月20日,位于爱达荷州Arco附近的EBR-1实验站。

1954年6月27日,世界上第一个为电网发电的核电站奥布宁斯克核电站在苏联的奥布宁斯克开始运营。1956年10月17日,世界上第一个全刻表英语Full scale核电站:英国卡尔德霍尔核电站英语Sellafield开始发电,兩個電站除了用於國內電力需求,還用做製作。美国宾夕法尼亚州的碼頭市核電站于1957年12月18日并网。

核電廠发电原理[编辑]

现在使用最普遍的核電廠為压水式反应器核電廠,它的工作原理是:用制成的核燃料反应堆内进行核分裂并释放出大量热能;高压下的循环冷却水把热能带出,在蒸汽產生器内生成蒸汽;高温高压的蒸汽推动汽轮机,进而推动发电机旋转。

NuclearPowerPlant.gif

核電廠分两大部分,产生热能的核岛,与将其进行能量转换的常规岛[6]。图中左半部为核岛(位於圍阻體建築內),右半部为常规岛。

组成部分[编辑]

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

各系统部件:

燃料处理 反应堆组件 安全系统
放射性废物系统 控制棒 安全壳
装料层 冷却剂 紧急堆芯冷却系统
乏燃料池 中子发射器 应急电源系统
发电系统 中子慢化剂 厂用水系统
冷凝器 中子毒物 反应堆保护系统
冷却塔 核燃料 备用液体控制系统
发电机 核反应堆堆芯 蒸汽生产
汽轮机 反应堆压力容器 锅炉给水泵
启动中子源 蒸汽发生器


類型[编辑]

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[编辑]

核電站按照反應堆的形式不同,分為以下類型

划代[编辑]

第一代[编辑]

指早期的原型反应堆。包括

第二代[编辑]

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:

第二代+[编辑]

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:

第三代[编辑]

还没有商业建造的三代堆:

第三代+[编辑]

全球核电站一览[编辑]

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[编辑]

2018年全球電力來源
煤天然氣水力核能石油生質能其它Circle frame.svg
  •   煤: 3,856.14 Mtoe (27.0%)
  •   天然氣: 3,284.86 Mtoe (23.0%)
  •   水力: 285.64 Mtoe (2.0%)
  •   核能: 714.1 Mtoe (5.0%)
  •   石油: 4,570.24 Mtoe (32.0%)
  •   生質能: 1,285.38 Mtoe (9.0%)
  •   其它: 285.64 Mtoe (2.0%)
2018年全球總發電量:

14,282 Mtoe

資料來源:IEA[7]
全球核能發電量前15國家和地区(2019年)
國家 核能發電量(TWh) 核能佔各國發電量比
 美國 809.4 19.7%
 法國 382.4 70.6%
 中华人民共和国 330.1 4.9%
 俄羅斯 195.5 19.7%
 韩国 138.8 26.2%
 加拿大 94.8 14.9%
 烏克蘭 78.1 53.9%
 德國 70.9 13.1%
 日本 65.6 7.5%
 瑞典 64.4 34.0%
 西班牙 55.8 21.4%
 英國 51.0 15.6%
 比利時 41.4 47.6%
 印度 40.7 3.2%

資料來源:國際原子能總署[8]

重大核電站事故[编辑]

術語[编辑]

  • 燃耗限值[9]
    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[编辑]

參考資料[编辑]

  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. ^ The Database on Nuclear Power Reactors. PRIS. [2021-06-23] (英语). 
  5. ^ Operational & Long-Term Shutdown Reactors. PRIS. [2021-06-23] (英语). 
  6. ^ Nuclear Island - Nuclear Power2017-08-11 查阅
  7. ^ IEA: Statistics report World energy balances 2020: Overview (PDF). 
  8. ^ IAEA :Nuclear Share of Electricity Generation in 2019
  9. ^ 燃料棒該退就會退 所有留在爐心的核燃料棒都是正常的. 台灣電力公司. [2014-06-10]. 

外部链接[编辑]