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核电厂

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]

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。但是核燃料與乏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,世界上第一个商用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。美国第一個商用核電廠,宾夕法尼亚州的碼頭市核電站于1957年12月18日啟用。

核電廠发电原理

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。

 

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

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

 
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

核電站核子反應爐按照反應堆的形式不同,分為以下類型

划代

第一代

指早期的原型反应堆。包括

  • 美国碼頭市核電站
  • 英国龙堆英语dragon reactor(共26座)
  • 法国天然铀石墨气冷堆英语UNGG reactor
  • 美国恩里科-费米核电站英语Enrico Fermi Nuclear Generating Station
  • 美国德累斯顿核电站英语Dresden Generating Station

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
  • 坎度重水堆英语CANDU reactor
  • 沸水反应堆
  • 先进气冷堆英语Advanced gas-cooled reactor:从英国镁诺克斯气冷堆英语Magnox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:

第三代

  • ACPR1000+ — 中華人民共和國基於法國CPR-1000改進版
  • 先进沸水堆
  • 三菱先进压水堆英语Mitsubishi APWR(APWR)
  • 增强型坎度重水堆6英语CANDU reactor(EC6)
  • VVER-1000/392 (PWR) 包括不同的改型的AES-91、AES-92.

还没有商业建造的三代堆:

  • 西屋AP600英语AP600
  • System 80+英语System 80
  • 印度先进重水堆英语Advanced Heavy Water Reactor

第三代+

  • 先进坎杜堆英语Advanced CANDU Reactor (ACR-1000)
  • AP1000
  • 欧洲压水堆 (EPR)
  • 经济简化沸水堆英语Economic Simplified Boiling Water Reactor (ESBWR)
  • APR-1400英语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英语AES-2006/92有被动安全系统
    • V491 (PWR) — AES-2006英语AES-2006/91 有主动安全系统
    • V513 (PWR) — AES-2006英语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英语B&W mPower — 美国巴布柯克-威爾科斯公司(Babcock & Wilcox)

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

核能发电量佔比

2019年全球電力來源
煤天然氣水力核能風力石油太陽能光伏生質能其它 
  •   煤: 9,914,448 GWh (36.7%)
  •   天然氣: 6,346,009 GWh (23.5%)
  •   水力: 4,328,966 GWh (16.0%)
  •   核能: 2,789,694 GWh (10.3%)
  •   風力: 1,427,413 GWh (5.3%)
  •   石油: 747,171 GWh (2.8%)
  •   太陽能光伏: 680,952 GWh (2.5%)
  •   生質能: 542,567 GWh (2.0%)
  •   其它: 266,970 GWh (1.0%)
2019年全球總發電量:

27,044,190GWh

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%
  英国 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]

全球核能發電量統計 [9]
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
發電量(TWh) 2,580 2,653 2,696 2,641 2,761 2,768 2,803 2,746 2,737 2,699
佔全球發電量比 16.59% 16.81% 16.5% 15.61% 15.58% 15% 14.64% 13.7% 13.41% 13.32%
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
發電量(TWh) 2,768 2,652 2,470 2,490 2,541 2,575 2,613 2,637 2,696 2,796
佔全球發電量比 12.83% 11.92% 10.83% 10.63% 10.58% 10.61% 10.49% 10.29% 10.12% 10.36%
2020
發電量(TWh) 2,700
佔全球發電量比 10.07%

重大核電站事故

因事故損壞除役的核電機組

因事故损坏而除役的核电机组 [10]
國家 核電機組 類型 裝置容量(MW) 運轉年數 除役時間 除役原因
德國 Greifswald 5 VVER-440/V-213 408 0.5 1989 核心部分熔毁
德國 Gundremmingen A BWR 237 10 1977 意外关停
日本 福島第一 1號機 BWR 439 40 2011 冷却失效导致核心熔毁
日本 福島第一 2號機 BWR 760 37 2011 冷却失效导致核心熔毁
日本 福島第一 3號機 BWR 760 35 2011 冷却失效导致核心熔毁
日本 福島第一 4號機 BWR 760 32 2011 冷却失效导致核心熔毁
日本 文殊 Prot FNR 246 1 2016 钠泄露
斯洛伐克 Bohunice A1 Prot GCHWR 93 4 1977 换料事故导致核心损毁
西班牙 Vandellos 1 GCR 480 18 1990 涡轮火灾
瑞士 St Lucens Exp GCHWR 6 3 1966 核心熔毁
蘇聯 車諾比 4號機 RBMK LWGR 925 2 1986 火灾导致熔毁
美國 三哩島 2號機 PWR 880 1 1979 核心部分熔毁

術語

  • 燃耗限值[11]
    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

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. ^ The Database on Nuclear Power Reactors. PRIS. [2021-06-23]. (原始内容于2018-07-23) (英语). 
  5. ^ Operational & Long-Term Shutdown Reactors. PRIS. [2021-06-23]. (原始内容于2018-06-23) (英语). 
  6. ^ Nuclear Island - Nuclear Power (页面存档备份,存于互联网档案馆)2017-08-11 查阅
  7. ^ IEA: www.iea.org/data-and-statistics/. [2021-11-29]. (原始内容于2021-11-25). 
  8. ^ IAEA :Nuclear Share of Electricity Generation in 2019 (页面存档备份,存于互联网档案馆
  9. ^ BP: Statistical Review of World Energy 2021 (页面存档备份,存于互联网档案馆
  10. ^ 來源 World Nuclear Association:Decommissioning Nuclear Facilities (页面存档备份,存于互联网档案馆)}}
  11. ^ 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]. (原始内容于2016-12-28). 

外部链接

核电厂, 本條目存在以下問題, 請協助改善本條目或在討論頁針對議題發表看法, 此條目應避免有陳列雜項, 瑣碎資料的部分, 2019年5月19日, 請協助將有關資料重新編排成連貫性的文章, 安置於適當章節或條目內, 此條目需要更新, 2020年9月11日, 請更新本文以反映近況和新增内容, 完成修改時, 請移除本模板, 此條目需要补充更多来源, 2020年9月11日, 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目, 无法查证的内容可能會因為异议提出而移除, 致使用者, 请搜索一下条目的标题, 来源搜索, 网页, 新闻, 书. 本條目存在以下問題 請協助改善本條目或在討論頁針對議題發表看法 此條目應避免有陳列雜項 瑣碎資料的部分 2019年5月19日 請協助將有關資料重新編排成連貫性的文章 安置於適當章節或條目內 此條目需要更新 2020年9月11日 請更新本文以反映近況和新增内容 完成修改時 請移除本模板 此條目需要补充更多来源 2020年9月11日 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目 无法查证的内容可能會因為异议提出而移除 致使用者 请搜索一下条目的标题 来源搜索 核电厂 网页 新闻 书籍 学术 图像 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源 判定指引 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 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 但是核燃料與乏燃料管理的成本尚不确定 目录 1 历史 2 核電廠发电原理 3 组成部分 4 類型 4 1 按照工作原理 4 2 划代 4 2 1 第一代 4 2 2 第二代 4 2 3 第二代 4 2 4 第三代 4 2 5 第三代 5 全球核电站一览 6 核能发电量佔比 7 重大核電站事故 8 因事故損壞除役的核電機組 9 術語 10 參見 11 參考資料 12 外部链接历史 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 世界上第一个商用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 還用做製作钚 美国第一個商用核電廠 宾夕法尼亚州的碼頭市核電站于1957年12月18日啟用 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 用铀制成的核燃料在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 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或鈽 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 核電站核子反應爐按照反應堆的形式不同 分為以下類型 輕水反應堆 Light Water Reactor 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 Boiling Water Reactor 壓水反應堆 Pressurized Water Reactor 如美國三哩島核電廠 重水反應堆 Heavy Water Reactor 如加拿大重水铀反应堆 中華人民共和國秦山III核電廠 高溫氣冷堆 High Temperature Gas cooled Reactor 壓力管式石墨慢化沸水反應爐 RBMK 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 Fast Breeder Reactor 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 编辑 第一代 编辑 指早期的原型反应堆 包括 美国碼頭市核電站 英国龙堆 英语 dragon reactor 共26座 法国天然铀石墨气冷堆 英语 UNGG reactor 美国恩里科 费米核电站 英语 Enrico Fermi Nuclear Generating Station 美国德累斯顿核电站 英语 Dresden Generating Station 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 压水反应堆 坎度重水堆 英语 CANDU reactor 沸水反应堆 先进气冷堆 英语 Advanced gas cooled reactor 从英国镁诺克斯气冷堆 英语 Magnox 发展而来 采用石墨漫化剂 二氧化碳气冷 VVER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 CPR 1000第三代 编辑 主条目 第三代反应堆 ACPR1000 中華人民共和國基於法國CPR 1000改進版 先进沸水堆 三菱先进压水堆 英语 Mitsubishi APWR APWR 增强型坎度重水堆6 英语 CANDU reactor EC6 VVER 1000 392 PWR 包括不同的改型的AES 91 AES 92 还没有商业建造的三代堆 西屋AP600 英语 AP600 System 80 英语 System 80 印度先进重水堆 英语 Advanced Heavy Water Reactor 第三代 编辑 先进坎杜堆 英语 Advanced CANDU Reactor ACR 1000 AP1000 欧洲压水堆 EPR 经济简化沸水堆 英语 Economic Simplified Boiling Water Reactor ESBWR APR 1400 英语 APR 1400 美国System 80 的发展型号 是韩国Next Generation Reactor KNGR 原型 1 VVER 1200 V392M PWR AES 2006 英语 AES 2006 92有被动安全系统 V491 PWR AES 2006 英语 AES 2006 91 有主动安全系统 V513 PWR AES 2006 英语 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 amp W mPower 英语 B amp W mPower 美国巴布柯克 威爾科斯公司 Babcock amp Wilcox 2 全球核电站一览 编辑参见 各國核能發展和核子反應爐列表 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 已關閉核能发电量佔比 编辑2019年全球電力來源 煤 9 914 448 GWh 36 7 天然氣 6 346 009 GWh 23 5 水力 4 328 966 GWh 16 0 核能 2 789 694 GWh 10 3 風力 1 427 413 GWh 5 3 石油 747 171 GWh 2 8 太陽能光伏 680 952 GWh 2 5 生質能 542 567 GWh 2 0 其它 266 970 GWh 1 0 2019年全球總發電量 27 044 190GWh 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 英国 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 全球核能發電量統計 9 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009發電量 TWh 2 580 2 653 2 696 2 641 2 761 2 768 2 803 2 746 2 737 2 699佔全球發電量比 16 59 16 81 16 5 15 61 15 58 15 14 64 13 7 13 41 13 32 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019發電量 TWh 2 768 2 652 2 470 2 490 2 541 2 575 2 613 2 637 2 696 2 796佔全球發電量比 12 83 11 92 10 83 10 63 10 58 10 61 10 49 10 29 10 12 10 36 2020發電量 TWh 2 700佔全球發電量比 10 07 重大核電站事故 编辑切尔诺贝尔核事故 三哩島核洩漏事故 福島第一核電站事故因事故損壞除役的核電機組 编辑因事故损坏而除役的核电机组 10 國家 核電機組 類型 裝置容量 MW 運轉年數 除役時間 除役原因德國 Greifswald 5 VVER 440 V 213 408 0 5 1989 核心部分熔毁德國 Gundremmingen A BWR 237 10 1977 意外关停日本 福島第一 1號機 BWR 439 40 2011 冷却失效导致核心熔毁日本 福島第一 2號機 BWR 760 37 2011 冷却失效导致核心熔毁日本 福島第一 3號機 BWR 760 35 2011 冷却失效导致核心熔毁日本 福島第一 4號機 BWR 760 32 2011 冷却失效导致核心熔毁日本 文殊 Prot FNR 246 1 2016 钠泄露斯洛伐克 Bohunice A1 Prot GCHWR 93 4 1977 换料事故导致核心损毁西班牙 Vandellos 1 GCR 480 18 1990 涡轮火灾瑞士 St Lucens Exp GCHWR 6 3 1966 核心熔毁蘇聯 車諾比 4號機 RBMK LWGR 925 2 1986 火灾导致熔毁美國 三哩島 2號機 PWR 880 1 1979 核心部分熔毁術語 编辑燃耗限值 11 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 核技术主题 能源主题 核能發電 核子反應爐列表 各國核能發展參考資料 编辑 GB 50549 2010 T 电厂标识系统编码标准 大亚湾核电厂周围限制区安全保障与环境管理条例 大亚湾核电站生产管理丛书 The Database on Nuclear Power Reactors PRIS 2021 06 23 原始内容存档于2018 07 23 英语 Operational amp Long Term Shutdown Reactors PRIS 2021 06 23 原始内容存档于2018 06 23 英语 Nuclear Island Nuclear Power 页面存档备份 存于互联网档案馆 2017 08 11 查阅 IEA www iea org data and statistics 2021 11 29 原始内容存档于2021 11 25 IAEA Nuclear Share of Electricity Generation in 2019 页面存档备份 存于互联网档案馆 BP Statistical Review of World Energy 2021 页面存档备份 存于互联网档案馆 來源 World Nuclear Association Decommissioning Nuclear Facilities 页面存档备份 存于互联网档案馆 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 原始内容存档于2016 12 28 外部链接 编辑中国核工业集团公司 页面存档备份 存于互联网档案馆 日本核能危機Q amp A 綠色和平 页面存档备份 存于互联网档案馆 CHNS核能學會 页面存档备份 存于互联网档案馆 核能資訊中心 页面存档备份 存于互联网档案馆 核能科技協進會 页面存档备份 存于互联网档案馆 中国广核集团 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 核电厂 amp oldid 73270863, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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