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
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。
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。
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。
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。
什么是核电站？
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。
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, 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
2 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, 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。
3 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20 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kW
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2.2%；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。
(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(2011—2020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。
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。
参考文献
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