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核电技术论文
核电技术论文 核电技术论文篇一 浅谈核电技术的发展趋势 摘 要：在当今时代，所有的国家都面对着一个非常严峻的问题，即 资源有效供应和环境清洁。就是在这种背景之下，核能开始受到人们的关注，因 为它是一种全新的清洁能源。对于我们国家来讲，核电事业在最近几年中获取了 非常显著的成就，文章具体的对当前的核能技术的进展等进行详细的论述。关键词：核电技术;现状;发展趋势 1 当前时代核电科技的发展方向 1.1 核能复苏的动向 美国提出将核能复苏的构想。2001年5月17日，美国总统布什颁布新 的美国核能政策，指出“应该发展清洁的、资源无限的核能”，能源政策提出“把 扩大核能作为国家能源政策的重要组成部分”，而且论述了几点带动核电复苏的 条例内容。要求美国核管会在审批新的先进反应堆申请许可证的过程中将保证安 全和环境保护作为最重要的条件。要求核管会推动核电企业对现役核电站安全升 级、增加发电量。要求核管会对现役核电站重新发放许可证，使之达到或超过安 全标准。提出发展下一代核技术和先进的核燃料循环，重新审订核燃料处理方法 的研究，使得核废料少并具有强的防核扩散能力;不鼓励积累分离钚;要发展清洁、 高效、废物量少、防核扩散的乏燃料处理处置技术。在2001年5月召开的核能会 议上，美国核工业界提出在2020年前，新增核电装机5000万kW的设想目标。2001 年8月初，美国众议院通过了“保障美国未来能源”的法案，鼓励在目前的厂址上 积极的进行全新的建设工作，增加国家在核能方面的研究费用，增加各大学的核 科学及核工程的教育经费和研究费用。
1.2 第四代核电技术概念的提出 1.2.1 第四代核电技术的概念 把五、六十年代建造的验证性核电站称为第一代;70、80年代标准化、 系列化、批量建设的核电站称为第二代;第三代是指90年代开发研究成熟的先进轻水堆;该项技术指的是将要开发的核电技术，它的关键特点是避免扩散，有着 较高的经济性，而且较为安全，不会产生过多的废气物质。
1.2.2 研发的意义 美国政府之所以对之前一代的核电科技存在异议，主要在于如下的几 个内容。首先没有考虑到核扩散问题，其次是在费用上不是很节省。就是在这种 背景下，全新的发展技术才被提到议事日程中。
1.2.3 构想发展速率 如今的关键活动是积极的探索并且明确全新核电的特性规定。不断的 从原则规定，落实到具体的细节内容，在这个前提下再进行堆型探索。目前估计 在2020年之前能够最少建成一个示范基地。时间之后再对其扩张发展。在2001 年到2030年这段时间内，将建造一批第三代的先进轻水堆核电机组。
1.2.4 目前获取的成就 如今阶段，这个活动还处在最初始的时期，目前是由一些高等院校的 教授以及科研机构的工作者共同开展探索工作的。其论述的性能规定只是原则层 次上的，要细致深化的内容还有非常多，要经由多方面的审定才可以获取。目前 还无法开展具体的堆型选取工作。如今就将一个堆型当成是第四代堆型的话很显 然是不合理的。
2 国际上核电技术的发展方向 2.1 将提升安全性，节约费用当成是发展的关键方向 对于核电市场来讲，一种机型要想维持稳固的发展同时不会被市场所 抛弃，就要做好一点重要的内容，即保证安全，而且节省费用。在最近的时间段 中提出的很多关键性的文件资料都是围绕着这个点而展开论述的，也就是说在当 前时代要想保证核电市场的稳固发展，就要切实的提升安全以及稳定性能，而且 在此同时还要努力的节省费用。如堆芯熔化概率1.0×10-5/年，大量放射性释放概 率1.0×10-6/年，燃料热工安全裕量≥15%等。
2.2 目前很多国家都积极的增加现用核电站的使用时间 从花费的资金上来看，增加使用时间比对于建设一个新的核电站来讲是更加的节省费用的。从其是否可行的层次上来讲，迅速更换反应堆的部件等措 施、延长反应堆寿期在技术上和经济上已得到了验证。很多在最初设计的时候打 算使用40年的目前都可以使用到60年。如今外国很多国家，比如英美日等都在积 极的探索如何才可以增加其使用时间。
2.3 单机的容量开始朝着大规模化转变 目前为了节约资金，不断的朝着大规模发展，很多国家都开展了相关 的探索工作。比如俄罗斯提出建造150万kW的压水堆机组的概念;日本三菱公司 提出了建造150万至170万kW的压水堆机组;日本的东芝、日立提出了建170万千 瓦的ABWR-II的概念来提高安全性。
目前通过分析得知，国际上最先进的设计思想，通常都是在之前的设 计前提下设置了非能动安全系统，以此来替代之前的体系，并不是说要整体的都 使用非能动的体系，而根据技术成熟程度和对机组的安全、经济性能的改进程度 确定采用哪几个非能动安全系统，即是非能动、能动混合型的安全系统。
3 世界范围内的发展给我们国家的核电事业带来的影响 第一，我国要想发展好核电事业，就要将重点放到安全节约的层次上。
目前提升安全能力，节省费用是整个国际范围内的统一思想。由三哩岛事故和切 尔诺贝利核电事故诱发产生的核能发展的公众接受问题，已成为世界核电发展的 最大障碍，假如无法设计出更为安全的核电设备的话，核电事业就无法稳固的前 进，更不要提获取效益了。
第二，要着眼于压水堆技术。在上个世纪的中后期的时候，由国家计 委、原国家科委联合召开的我国发展核电的技术政策论证会确定，后报经国务院 批准颁布实施，发展压水堆核电技术路线。我们国家在最近几十年的发展情况证 明了一点，即在我们国家开展压水堆工艺是对的，而且在这方面也已经获取了非 常显著的成就，并建立了较好的科技工业技术基础，培养了一支较强的、专业配 套的科研设计队伍。在今后的发展过程中，要将压水堆科技当成是发展的前提， 积极的探索全新的发展道路。
第三，我们国家全新的核电设备类型要合乎国际文件规定。我们国家 在研发全新的核电设备的时候，要保证其和当前国际上的总体发展线路是一致的， 要合乎相关的国际条例。不过这并不是说我们的发展要完全的按照国外的路线来进行，要将这些条例内容和我们国家的具体情况结合到一起，得到合乎我们国家 发展情况的具体资料，然后在这个背景下积极的开展研究探索工作。要在确保设 计内容合乎安全稳定性能的背景之下，尽量的将费用降到最低。
第四，发展新机型的时候要将重点放到系统精简，仪表数字化等方面。
结合当前世界的发展方向可知，我国在发展的时候要切实的将重点放到精简设计， 提升安全等方面来。采用模块化技术可缩短建设周期，提高经济性。数字化的仪 表控制系统是提高核电的安全性、运行可靠性和经济性的重要措施。
最后，积极的开展全新的设备类型研发工作，争取和世界范围内的领 先科技相接轨。
根据国家计委《国民经济和社会发展第十个五年计划能源发展专项规 划》中提出的“自行开发新一代核电站”的要求和世界核电发展的趋势，我们应抓 紧新一代的核电机型的研究开发工作，争取在2010年前完成机型的研究开发工作， 具备上首堆工程的条件。从“十二五”初到“十二五”末或“十三五”初，完成首堆工 程建设和投运， 实施标准化、批量化建设，这样大体可赶上世界核电发展的步 伐。
核电技术论文篇二 核电站常规岛节能技术分析 摘要:福清核电一期工程常规岛设计中,采用了1500半转数汽轮机及汽 轮机厂房整体布置降低7.5米标高两项重要节能措施:半转数汽轮机由于提高了通 流部分效率及增大了排汽面积,减小了排汽损失,从而提高了机组热效率;汽机房 整体布置标高降低可大大减少循环水的被提升高度,可降低循环水泵的出水扬程, 从而减少循泵电机的电力消耗,减少电站的运行费用,达到节能的目的。
关键词:半转数厂房降标高循环水泵扬程土建节能 中图分类号: TL4 文献标识码:A文章编号:1007-3973(2010) 08-102-03 1概述 福清核一期工程项目采用M310二代加改进堆型技术路线,以岭澳Ⅰ(Ⅱ)期核电工程为参考并加以适当改进,第一台机组已于2008年11月21日浇灌第 一罐混凝土,计划2013年投产。根据项目厂址条件,为了提高核电站运行经济性, 提高节能效果,常规岛设计选择了半转速汽轮机和汽机房降标高布置方案:汽轮机 转速采用1500r/min;汽机房7.50米。本文将简要介绍半转速汽轮机及降标高布置 方案 2半转速汽轮机节能分析 核电汽轮发电机组转速有全转速和半转速两种。从全世界范围看,以 半转速机居多。我国电网频率为50Hz,全转转速为3000r/min,半转转速为1500r/min。
2.1半转速汽轮机与全转速汽轮机的应用比较 全转速核电汽轮机组和汽轮发电机组:属于成熟技术,为我国现有核电 站普遍采用,已积累了一定的建设和运行经验。但1000MWe及以上容量的大型核 电机组,在世界范围内只有少数供货商生产全转速机。
半转速核电汽轮机组和汽轮发电机组:半转速核电汽轮机组和汽轮发 电机组已在国内核电站有运行经验(秦山三期),在建的岭澳二期也是采用半转速 机组。国外大多数核电机组,特别是大型核电机组多采用半转速机组,世界范围内 设备制造商也比较多,有很成熟的制造和运行经验,有利于采用国际竞标方式寻求 合作伙伴 2.2半转速汽轮机与全转速汽轮机的效率比较分析: 在机组入口参数确定的情况下,汽轮机组的效率主要取决于通流部分 效率和排汽损失等方面。
在现代汽轮机设计中由于采用现代流体力学计算技术和采用三维优 化设计,使汽轮机通流部分效率有明显的提高。无论是全转速汽轮机还是半转速 汽轮机,对通流部分效率已逐渐达到实际的极限值。相比来看,半转速汽轮机由于 叶片较长、级数较少等结构特点,通流部分效率比全转速汽轮机略高一些。
排汽损失主要指余速损失,在蒸汽流量一定的情况下,排汽面积越大, 余速越低,余速损失越小。所以要减少排汽损失,就需要较长的汽轮机末级叶片, 以增大排汽面积。半转速汽轮机由于末级叶片可以设计得较长从而可以提供较大 的排汽面积,减少了排汽损失,提高了汽轮机的热效率。总的来说,半转速汽轮机效率比全转速汽轮机高。一般来说,1500r/min 汽轮机热效率比3000r/min汽轮机约高1~2%,相当于出力增加3~6%。
2.3半转速汽轮机小结 半转速和全转速汽轮发电机的效率基本相当,根据现有资料以相同的 反应堆热功率所能发出的电功率,半转速机要比全转速机可多发1.042～1.058。
1000MW级核电站选用半转速汽轮发电机,在制造材料和工时费方面要比全转速 汽轮发电机增加投资,但采用半转速机组使核电站发出的电功率提高,则核电站的 单位功率造价仍下降,考虑到半转速机组热效率比全转速机组高,运行费用半转速 机组也将比全转速机组低。
3汽机房底层降低标高 汽机房零米层合理标高是综合考虑凝汽器第一排管顶标高、海水潮位、 电厂的经济运行等多方面因素,经技术论证后确定;而核电厂厂址地坪标高是根据 滨海核电厂防洪要求确定的,因此厂址地坪标高往往高于汽机房零米层合理标高。
参考电站的汽机房零米层与厂址地坪几乎在同一标高上,海水循环冷却水的提升 高度较大,循环水泵运行费用增加,降低电厂的运行经济性。
目前,多数国内外新建核电厂充分利用虹吸高度,降低汽机房零米层标 高,减小虹吸损失,使循环水泵的几何扬程尽可能地小,从而提高电厂运行的经济 性。福清核电ⅠⅡ期项目循环水系统采用直流循环冷却方式,设计虹吸利用高度 为7.5m,降标高后减少了循环水的提升高度(见附图一),可大大降低循泵运行费用。
3.1国内常规岛厂房降标高应用 国内不少核电站在常规岛厂房设计中都采用了降标高方案,降低了循 环水泵提升扬程,进而减少了此设备运行费用,给电站带来了良好的经济效益。
国内已建核电厂汽机房零米层标高比较表 秦山一、二、三期汽机房降低标高经济效益比较表 注:该表引自秦山第三核有限公司钱剑秋总工的论文《秦山重水堆核 电厂的主要设计改进》3.2汽机房降标高方案的技术分析 3.2.1 汽机房底层标高方案的选择 汽机房负挖的根本目的是为了充分利用虹吸高度,使循环水泵的几何 扬程达到最小。一般国内国外工程中虹吸利用高度为7～8m,福清核电项目汽机房 底层标高按采用降低7.5米的布置方式,主要综合考虑了以下因素: (1)循环水泵运行的经济性要求,同时考虑机组运行的安全性要求。
(2)汽机房各主要层布置优化要求。
(3)给水泵起吊空间的要求 (4)凝汽器颈部低加抽芯的要求。
(5)循环水管道GD沟、重要厂用水管道GA沟、综合管廊GB沟与汽机 房之间的布置合理性要求等。
以零米层布置为基准,从最大程度减小循环水泵几何扬程的角度出发 并根据汽机房分三层布置的特点(零米层、夹层、运转层)选用了降标高11.73m和 7.5m这两种方案,并进行了对比分析。由于三十三年一遇低潮位出现的机率很低, 按其来选择循泵参数不科学,按目前国内大多数工程的做法,选择循环水泵扬程时 考虑实际运行工况,按年平均低潮位-2.28m做为设计输入,作为设计低潮位。汽机 房凝汽器室底层至凝汽器水室顶部高度,汽轮机厂家东方电气提供的数据为6.1m;
虹吸井至排水口的水头损失应计入循环水泵的几何扬程,根据核二院的资料约为 0.3m。
汽机房地面布置与降标高(两种方案)循泵参数对照 3.2.2汽机房降标高布置的经济分析 汽机房降标高,在工程建造阶段需要增加工程量和投资费用,但电站长 期的运行阶段将降低厂用电率节约运行成本。以下将从运行费用和工程投资费用 两方面比较汽机房地上布置和半地下布置在经济性方面的区别。
(1)运行费用比较循环水泵的扬程=几何扬程+总水头损失 汽机房降标高布置对循环水系统的总水头损失影响很小,所以几何扬 程变化是循环水泵扬程变化的主要因素。
循环水泵的几何扬程是虹吸井堰上水位与设计低水位的差值,而堰上 水位是凝汽器第一排管子顶标高扣除虹吸利用高度确定的。循泵的几何扬程HA 为: 式中: HB凝汽器第一排管子顶标高,汽机房地上式布置为17.25m,汽机房半 地下式布置为9.75m;
HC虹吸利用高度,一般取7-8m,本工程取7.5m;
HL设计低水位,本工程取平均低潮位-2.28m。
根据上式,汽机房地上布置时,循泵几何扬程为12.03m,汽机房半地下 式布置时循泵几何扬程为4.53m。
循环水泵的电机功率主要取决于循环水泵的流量、扬程和水泵的效率。
本工程循环水系统按一机两泵、双泵运行设置。单台循泵的电机功率差值N(kW) 为: 式中: K为动力机的安全系数,取1.15;
r海水的容重,取1.03×1000;
Q循环水泵的流量,取27.75;
H为循环水泵的扬程差值,为7.50m;
η涡壳循环水泵的效率取0.87。
单台循环水泵的电机功率差值N为2778kW。本工程2×1000MW机组 (共4台循泵),按负荷因子80%估算,年运行小时7008小时、上网电价386,当降标高布置后,循泵总的年运行费用可节省约3006万元。
(2)其它费用情况 1)给水泵扬程增加运行费用比较 汽机房整体下降7.50m后,除氧器标高也要同步下降,因此,给水泵扬程 也需增加,大约需要增加8.5m,给水泵电机容量增加约181kW,按年运行7008小时 计算,给水泵电机年耗电量增加1.27×106kWh。本期工程两台机组给水泵电机年耗 电量需增加2.54×106kWh,上网电价386元/MWh计算,即需增加年运行费用约98万 元。
2)主厂房通风运行费用比较 汽机房整体下降7.50m后,采用机械送风方式,汽机房增加机械送风量, 相应增加送风机组用电量180KW/小时/台,年运行时间按7008小时,按13台送风机 组计算,增加耗电量10091520KWh,上网电价按386元/MWh计算,则2台机组每年需 增加运行费用约390万元。
(3)工程量增加问题 采用汽机房整体降低标高方案后,主要影响的工程量增加有以下几项: 主要管道工程量 汽机房负挖工程量、 汽机房结构工程量、 循环水取排水管道(沟)工程量、 消防排水设施工程量、 采暖通风设施工程量 3.3汽机房降标高方案小结 (1)从运行经济性比较,汽机房整体降标高布置,使工程总投资费用增 加约4798万元,但循环水泵运行费用每年可节约3006万元,扣除主给水泵/采暖通风等运行费用的增加,整体运行费用每年可节约2676万元,预计2年内就可以收回 总投资增加的成本;40年的寿期内,长期运行的节能效益是非常可观的。
(2)汽机房零米层标高降低方案虽然在技术上有一定的难度,而且接口 处理和计算分析的工作量也比较大,特别是常规岛和核岛设计院之间的接口配合 和常规岛本身带来的设计变化和分析计算工作量相当大,经过项目总体设计阶段 分析和研究及专家评审,认为:标高降低方案技术上可行,经济上有利,在实际的工 程设计、施工和安装中的各阶段需做认真而细致的工作。
(3)汽机房标高降低方案的工作将贯穿于项目的各阶段,目前,项目施 工图刚刚开始,标高降低方案所带来的新的问题和新任务才处理了很少的一部分, 接下来还有大量的问题需要尽快处理,由于这些问题的处理需要各单位通力协助、 密切配合,不仅需要常规岛和核岛设计院之间的配合,而且需要设计院与制造厂之 间、设计院与施工安装单位之间的大力协助。
(4)由于汽机房标高降低7.50m后,设计和施工工作量增加,需要对工程 进度各项工作作更加全面、合理的分析和安排,通过强化管理,将设计、设备采购 和施工等各环节中的进度潜力进一步发挥,将进度中关键节点上的难点工作进一 步分解和消化,以满足项目主节点的各项要求。
