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核电厂本文重定向自 核電廠

这是在法国卡特农的一座核能发电厂。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(英语:Nuclear power plant),即核能发电厂,或称核电站。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。

核电站属于高效率的能源建设,对于温室气体、二氧化碳排放几乎是零。核电站建设成本高昂,技术需求高,养护成本亦高。在控制良好且周边紧急应对系统完善的情况下,核电站其实是相当安全的设施。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

核电厂通常被视为电网基本负荷,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,乏核燃料管理的成本尚不确定。

历史

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,两个电站除了用于国内电力需求,还用做制作。美国宾夕法尼亚州的码头市核电站于1957年12月18日并网。

核电站发电原理

现在使用最普遍的核电站为压水式反应器核电站,它的工作原理是:用制成的核燃料反应堆内进行核裂变并释放出大量热能;高压下的循环冷却水把热能带出,在蒸汽产生器内生成蒸汽;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。图中左半部为核岛(位于围阻体建筑内),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(包括反应堆装置和回路系统)与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铀-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


类型

控制棒插入时能抑制核反应,除了球床式反应堆外其他现有反应堆,先天倾向为升温,控制棒为避免核灾重要装置。
1957年纪念日本核电落成邮票
第一代早期压水电厂的布局,必须靠近河流或海边

按照工作原理

核电站按照反应堆的形式不同,分为以下类型

划代

第一代

指早期的原型反应堆。包括

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:

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:

第三代

还没有商业建造的三代堆:

第三代+

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。

世界核电站分布
运转中 兴建中 已关闭

核能发电量占比

2018年全球电力来源
煤天然气水力核能石油生质能其它Circle frame.svg
  • 煤: 3,856.14 Mtoe (27.0%)
  • 天然气: 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%)
  • 生质能: 1,285.38 Mtoe (9.0%)
  • 其它: 285.64 Mtoe (2.0%)
2018年全球总发电量:

14,282 Mtoe

资料来源:IEA
全球核能发电量前15国家和地区(2019年)
国家 核能发电量(TWh) 核能占各国发电量比
 美国 809.4 19.7%
 法国 382.4 70.6%
 中华人民共和国 330.1 4.9%
 俄罗斯 195.5 19.7%
 韩国 138.8 26.2%
 加拿大 94.8 14.9%
 乌克兰 78.1 53.9%
 德国 70.9 13.1%
 日本 65.6 7.5%
 瑞典 64.4 34.0%
 西班牙 55.8 21.4%
 英国 51.0 15.6%
 比利时 41.4 47.6%
 印度 40.7 3.2%

资料来源:国际原子能机构

重大核电站事故

术语

  • 燃耗限值
    核燃料在反应堆中进行核裂变反应时,其中的可裂变物质会在反应过程中逐渐减少,因核燃料棒在核反应堆内不同位置,而核反应速率有所不同,每一束核燃料可运转的时间,依其装填在反应堆内的位置作精确计算。以核一厂为例,每束燃料之燃耗限值为54 MWd/kgU (兆瓦•日/公斤铀),一般来说可以在反应堆中运转4个周期(72个月)。

参见

外部链接


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