1、 1第 一 章 核电基本知识一前言能源是一个国家发展农业、工业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要物资基础。电力则是国民经济发展中，能效高、使用方便，并得到广泛应用的二次能源。目前，人类赖以生存和发展主要的能源有煤、石油、天然气，它们的储量是有限的。因此开发新能源是人类生存与发展的需要，也是社会经济发展的需要。铀、钍是可以通过裂变释放核能的天然资源。如：1kg 铀-235 全部裂变释放出热量相当于 2700 吨标准煤全部燃烧的能量。核能是新能源的一种，潜力大，我国的政策是大力发展能源，核电作为补充。二世界核电发展概况1938 年，科学家发现了中子轰击铀原子核时发生铀核分裂并释放大量能量后，
2、人们立即转向核能的研究应用。1942 年美国建成世界上第一座核反应堆，实现链式反应。但至终并不能从反应堆中取得有用的热量。在第二次世界大战期间，几个大国大力研制核武器，直至战后，各国才开始重视核电的研究。1954 年 6 月前苏联建成世界上第一座电站，其电功率为 5000KW。1956 年 5 月，英国建设的第一座石墨气冷堆核电站，其发电容量5000KW，但由于发电成本高，60 年代中期压水堆核电站大量发展时，这个石墨气冷堆无法参与国际市场竞争，后来转为发展高温气冷堆核电机组。但由于高温氦气回路技术、环境剂量和材料等方面的问题尚未解决，故目前仍处于原型堆阶段。1956 年，美国在核潜艇压水堆技
3、术的基础上，建造了第一座压水堆核电站，其电功率为 60MW。经过二、三十年的发展，在设计、建造、运行等方面取得了完整的经验。目前，单机最大功率已达 1300MW。1962 年，加拿大建成了实验性重水堆核电站，后来又建造了电功率为 540 和750MW 的重水堆核电机组。目前在我国建设的秦山坎杜核电站就是重水反应堆核电站，单机最大功率为 700MW。世界上重水堆核电站不多（重水太贵） 。沸水堆核电站发展的很快，1960 年美国第一座示范性沸水堆核电站投入运行以2后，目前单机最大功率已达 1300MW。前苏联自第一座核电站开始，一直在设计、建造石墨水冷堆核电站，并在国内建造了一批功率为 1000M
4、W 的核电机组。这种核电站安全尚有缺陷。自切尔诺贝利核电站事故后，正在进一步改进。快中子堆是最有发展前途的核电站。因为它是一种增殖堆，能大量利用“核废料” 。虽然世界上发达的国家已建成 10 多座快中子堆核电机组，但均为实验性的原型堆，尚有许多技术问题尚待解决。99 年底世界上共有核电机组 436 座，发电能量 2394.6MW,占全部电能的1/4，目前，正在兴建的核电站有 38 座。核发电量在总发电量中占比例最高的10 个国家：法国 75%，立陶宛 73.1%，比利时 57.7%,保加利亚 74.1%,斯洛伐克47%,瑞典 46.8%,1 乌克兰 43.8%,韩国 42.8%,匈牙利 38.
5、3%,亚美尼亚 36.4%。三各种堆型核电站简介核电站的分类是按反应堆的堆型来分的，目前世界上已经投入运行的几种核电站有：A：沸水堆核电站这种核电站的优点：1系统简单（只有一个回路，设备少。无蒸汽发生器、稳压器、主泵及一回主管道等） 。2在反应堆压力低的情况下获得相对高的蒸汽参数。这种核电站的缺点：1反应堆结构复杂，功率密度低。2汽轮机带有放射性，要采取防护措施。B：压水堆核电站这种核电站的优点：1反应堆的结构简单，功率密度高。2汽轮机不带放射性，勿需采取防护措施。这种核电站的缺点：1系统复杂，设备多。2为得到较高的蒸汽参数，反应堆及一回路设备都要在很高的压3力下工作，使其设计、制造困难。C：
6、重水反应堆核电站这种核电站的优点：1用天然铀作燃料，提高了铀资源的利用率，降低了燃料的成本。2采用压力管省去技术复杂、制造困难、价格昂贵的压力壳。3能不停堆换料。D： 石墨气冷堆核电站这种核电站的优点：1用天然铀作燃料成本低。2获得的蒸汽参数高，且为过热蒸汽。这种核电站的缺点：1功率密度小，反应堆体积庞大。2燃料装量大、燃耗浅、自耗功大、发电成本高。E：快中子堆电站 这种核电站的优点：1可利用核废料 U238，大大提高铀资源的利用率。2可增殖核燃料。这种核电站的缺点：1钠的腐蚀性强对设备、管道的材料要求高。2钠在空气中会燃烧，在水中会爆炸- 钠水反应。故危险性大。截止 99 年世界上正式在运行
7、的各种堆型的核电机组,轻水堆占 89%，而其中又以压水堆核电机组为最多，占了 60%以上。由此可见，压水堆是世界核电站的主要堆型，是最成熟；最安全；运行经验最丰富的堆型 ，由此我国建设的核电站（除坎杜核电站）全是选用压水堆。四压水堆核电站简介我国已在运行的大亚湾核电站，共装有二台 900MW 的机组，正在建设的岭澳核电站也是两台 1000MW 的机组，燃料为低浓铀 UO2，4浓缩度为 3%左右。反应堆慢化剂和载热剂均为水，二回路工质也为水。1工作原理：每台机组都由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、稳压器、主泵组成。载热剂流过反应堆活性区时吸收核裂变产生的热能，然后随管路进入蒸发器的 U 型管
8、内，再把热量传递 U 型管外的水，使其变为饱和蒸汽。被冷却后的载热剂再由主泵送回反应堆，完成载热剂的密闭循环。此回路为一回路（蒸汽产生系统） 。汽轮机工质在蒸汽发生器中被加热变成饱和蒸汽后进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽热能变为汽轮机高速旋转的机械能，带动发电机发电。作完功的乏汽被排入冷凝器，由循环水进行冷却，使乏汽凝结成水。然后再由水泵将凝结水打回蒸汽发生器，完成汽轮机工质的密闭循环。此回路称为二回路（电力生产系统） 。一、二回路的称呼是根据能量转换的先后次序定的，两个回路必须相互配合工作，谁也不能单独进行。一、二回路的自然分界线是蒸发器的 U 型管传热面。但习惯上将蒸汽发生器作为一个完整的设备划
9、归一回路。二回路与常规火电站基本相同，故又称常规岛。一回路是核反应堆，故称核岛。压水堆核电站将核能转变为电能分四步，并在四个主要设备中实现。第一步：反应堆将核能转变为热能（高温高压水） ；第二步：蒸汽发生器将一回路高温高压水中的热量传送给二回路的水，使其变为饱和蒸汽，在此只进行热量交换，不进行能量的转换；第三步：汽轮机将饱和蒸汽的热能转变为高速旋转的机械能；第四步：发电机将汽轮机的机械能转变电能 。2核电站与常规火电站的比较（一）系统、设备方面：压水堆核电站中的反应堆和一回路系统相当于常规火电站的锅炉。蒸汽产生系统 电力生产系统5常规火电站 锅 炉 汽轮机+发电机核电站 反应堆+蒸发器 汽轮机
10、+发电机但它与锅炉相比在技术上要复杂的多，设计制造要困难的多，安全方面重要的多。（二）新蒸发参数压水堆核电站的新蒸气参数比常规火电站低的多。电站装置热效率比火电低。但由于核燃料费用比火电低的多，所以核电成本低于火电。新蒸汽压力（bar, a）新蒸汽温度。 C再热温度。 C火电 200MW 1127.5 535 535核电 900MW 66.3 283 265（三）燃料运输方面核电站在燃料运输方面优越的多，另外还省去大量的燃料储存场地和灰渣储存场地。燃料消耗量 燃料运输量 备注火电（100 万KW）每年烧煤 350 万吨 每天一艘万吨轮核电（100 万KW）第一次装料 UO282.2 吨 每年
11、27.4 吨 每年换料 1/3(四) 环境污染方面火电站排放总剂量率约为正常运行情况下核电站的 3 倍。另外，火电站还大量排放 CO2、SO 2、CO 污染大气环境。6排放总剂量率 SV/KM CO2 SO2 CO火电 3.5210-11(镭、钍等) 有 有 有核电 1.210-11 无 无 无五、核电站的安全保障人们最关心核电站的安全，也就是担心放射性的安全问题。由于核燃料在反应堆中进行核裂变时将产生各种射线，而且在停堆以后乏燃料中仍长期产生r 射线。为使工作人员免遭这些射线的伤害和为防止放射性裂变产物外逸，污染环境，设置了三道屏障：第一道屏障燃料组件包壳。只要包壳不破损，放射性物质不可能外
12、逸；第二道屏障一回路压力边界。燃料元件包壳万一破损，放射的物质也只能外漏到一回路中，由一回路边界限制，放射物质不会跑出一回路系统；第三道屏障安全壳。一回路主要设备、管路都安放在安全壳内。即便一回路压力边界有破损，放射的物质外漏在安全壳内。安全壳具有良好的密包性能。承受 5bar 的内压，故安全壳将可靠地把放射性物质包容在内，放射性的物质不会进入大气。六、田湾核电站工程概况核电站规划容量为 4 台一百万千瓦级压水堆核电机组。第一期工程建设两台由俄罗斯设计并供货的 ASE-91 型 1000MW 压水堆核电机组。每台机组由核岛部分、常规岛部分及其相应的配套辅助设施组成。田湾核电站由俄罗斯承担总的技
13、术责任；核二院作为中方技术设计总体院，负责中方承担部分工程设计总体协调、统一归口和俄方承担保护区围墙内总体与核岛设计任务范围的技术后援等工作。一期工程两台机组的核岛和常规岛设备主要由俄罗斯供货，部分从德国、法国等第三国采购，配套辅助设施分别由国内设计和供货。田湾核电站厂址总平面本期按四台一百万千瓦级机组布置，场地一次平整。机组由东向西一列布置，机组中心线之间距离 190m。由北向南厂房建筑物有7固放废物暂存库、应急柴油发电机房、新燃料、运输和工艺设备、固放废物贮存库、安全厂房、核辅助厂房、反应堆厂房、核服务厂房、控制厂房、蒸汽间、汽轮机厂房、变压器。过二道核围墙为行政、保卫、消防信息中心等建筑
14、物。行政办公楼西侧为 500KV 和 220KV 室外配电装置。双围墙的北侧为辅助厂房，西侧为三号、四号机组预留场地，作为本期的施工组装场地。本标段安装工程施工范围为核电厂双围墙内核岛部分全部安装工作，其主要子项有：反应堆厂房（UJA） 、蒸汽间（UJE） 、安全厂房（UKD） 、安全厂用水泵房（UQB） 、控制厂房（UCB） 、应急柴油发电机厂房（UBS） 、核辅助厂房（UKA ） 、核废物贮存库（UKT） 、新燃料库（UFC） 、工艺运输设备库（UFE ） 、核服务厂房（UKC） ，以及厂区隧道系统、部分厂区系统等共计 32个子项。反应堆厂房、蒸汽间、安全厂房和安全厂用水泵房的工艺设备安装
15、从俄罗斯 ASE 分包承担。蒸汽间、安全厂房内部电缆敷设和四大厂房（UJA 、UJE、UKD、UQB）以外核岛及其它厂房、构筑物及部分厂区系统的施工由江苏核电有限公司承包。按照合同规定， ，本项目部承担的主要工作内容有：机械设备、工艺管道系统及其附属设备的安装；反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵、环吊、稳压器、主回路管道以及与主回路相连的系统设备、管道和检测仪表安装；电气系统及其附属设备的安装；仪控系统及其附属设备的安装；通风、采暖、制冷系统及其附属设备的安装；消防系统及其附属设备的安装；起重机、桥吊轨道、升降机及其附属于设备的扶梯、走道、平台栏杆等设施的安装；安装过程中需要的现场预制构件的加工
16、制作等；保温、防腐油漆工程等。工程特点田湾核电站为一堆配一机组，两个核岛厂房各自独立，互不影响。反应堆8厂房为双层安全壳，安全系统的应急柴油发电机组为四个通道布置。每个反应堆系统（主回路系统）具有四个冷却剂循回路。蒸汽发生器采用卧式。核岛工程的厂房结构形式复杂，大型、重型设备众多，系统布局紧凑，运输通道狭窄，安装界线接口多，与土建交叉施工时间长，安装质量要求高，操作要求严格。田湾核电站核岛安装工程与国内已建成和在建的同类核电站比较，在施工方面具有以下特点：1.工程量大反应堆主冷却剂系统为四个回路，主回路为复合钢管道。卧式蒸汽发生器，采用主蒸汽集汽式复合钢管道，焊接困难。焊接量增大。安全系统比同
17、类核电站增加一套装置等。双层安全壳结构对贯穿件安装增加了工作量，加大施工难度。2.安装工期短从环吊使用至主系统冷试开始，其安装工期为 22 个月，相比岭澳核电站核岛安装工期缩减 2 个月。3.施工计划性强主厂房大型、重型设备增多，系统布局紧凑，运输通道狭小，要求施工顺序严密，进度控制严格。9第二章 核电质量保证基本知识一概述核电站核岛安装工程是一项复杂的技术要求高的项目。核电站为我们生产大量的电力，也会产生大量的放射性。为了保护电站工作人员和电站周围居民的健康，核电站的建造始终坚持安全第一、质量第一的原则。对于田湾核电站核岛安装工程，项目部的质量方针是：科学管理、施工精心、顾客满意、服务社会。
18、项目部的质量目标是“优质高速”完成所承担工程和服务满足核电安全性可靠性的要求。核电站的设计、建造和运行，采用纵深防卸的原则，从设备上和措施上提供多层次的重叠保护，确保反应堆的功率能得到有效控制燃料组件，能得到充分的冷却放射性物质，能有效地包容起来不发生泄漏。我们所说的纵深防卸包括下以五道防线：第一道防线：精心设计施工，确保核电站的设备精良，建立周密的程序，严格的制度和必要的监督。加强对核电站工作人员教育和培养，使其具有强烈的质保意识，人人注意安全。第二道防线：加强运行管理和监督，及时正确的处理不正常的情况，排除故障。第三道防线：必要时启用设计提供的安全系统和保持系统，防止设备故障和人为差错。第
19、四道防线：启用核电站安全系统，加强事故中的电站管理，防止事故扩10大。保护安全壳厂房。第五道防线：万一发生不可能发生的事故并且有防射性外泄，启用厂内应急响应计划努力减轻事故对居民的影响。建立全面的质量保证体系是确保核电站安全的一项重要措施。质量保证体系的建立要严格遵循国际原子能机构颁布的核动力厂安全法规：质量保证（AEA-50-C-QA）和国家安全局颁布核电厂质量保证规定 （HAF0400） ，俄罗斯法规核动力厂质量保证大纲要求HAO-1028-91 和江苏核电有限公司( 设计是建造阶段 LNPP-QAP-B)。内容：核电站在选址、设计、建造、调试、运行、退役的每一个阶段都必须有质量保证大纲，
20、各阶段的每一项具体活动都要有专门的质量保证程序，确保设备质量高，人员素质好。核电站一切活动，主要靠第一线的工作人员来保证其安全和质量，而质保人员只是执行对产品质量的检查和验证。二基本概念质量保证：为使物项或服务与规定的质量要求相符合并提供足够的置信度所必需的一系列属计划的系统化活动。质量：核电厂的物项和服务均需具有按它对安全的重要性和使用目的而规定的特性。质量控制：按规定要求采取适当的方法和手段来控制和测量物项，过程或设施性能的质量保证活动。例如：考核一项 15910 6GT 位置的不锈钢管焊接资格。检查过程通过质量计划逐项检查,检查标准、程序、工艺、执行情况。质量保证目的是以优质高速完成所承担的工程和服务满足核电安全性可靠性的要求提供充分信心的有计划和有组织的活动。信心的树立=书面制度+ 执行（全面验证）有计划=对所有活动预先制订程序有组织（系统的）=任何活动都必须由相应的组织按书面程序来执行。质量保证体系：为实施质量管理所需的组织机构、程序、过程和资源。质量保证大纲：为保证质量而建立和实施的所有活动构成了质量保证大纲。
