核電廠(英語:Nuclear power plant)[1][2],即核能發電廠,或稱核電站[3]。是一種以核反應為熱力源的熱電廠,和其他的熱電廠一樣,以熱能驅動蒸汽渦輪發動機並連接至發電機發電。根據國際原子能總署的報告,截至2021年6月,全球範圍內共有443所核電廠在33個國家運行,另有52所正在建造中[4][5]。
核電站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。核電站建設成本高昂,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,核電站其實是相當安全的設施。核電自應用以來,記載有影響的事故有前蘇聯的切爾諾貝爾核事故和日本的福島核電站事故。
核電廠通常被視為電網基本負荷,因為燃料成本僅占生產成本的一小部分,並且因為它們不容易調度,適合作為基本負載電力供應商。但是核燃料與乏燃料管理的成本尚不確定。
歷史
1948年9月3日,核反應堆首次在美國田納西州橡樹嶺的X-10石墨反應堆發電。這是第一個為燈泡供電的核電站。第二個較大的實驗發生在1951年12月20日,位於愛達荷州Arco附近的EBR-1實驗站。
1954年6月27日,世界上第一個為電網發電的核電站奧布寧斯克核電站在蘇聯的奧布寧斯克開始運營。1956年10月17日,世界上第一個全刻表核電站:英國卡爾德霍爾核電站開始發電,兩個電站除了用於國內電力需求,還用做製作鈈。美國賓夕法尼亞州的碼頭市核電站於1957年12月18日併網。
核電站發電原理
現在使用最普遍的核電站為壓水式反應器核電站,它的工作原理是:用鈾製成的核燃料在反應堆內進行核裂變並釋放出大量熱能;高壓下的循環冷卻水把熱能帶出,在蒸汽產生器內生成蒸汽;高溫高壓的蒸汽推動汽輪機,進而推動發電機旋轉。
核電站分兩大部分,產生熱能的核島,與將其進行能量轉換的常規島[6]。圖中左半部為核島(位於圍阻體建築內),右半部為常規島。
組成部分
核電站一般分為兩部分:利用原子核裂變生產蒸汽的核島(包括反應堆裝置和迴路系統)與利用蒸汽發電的常規島(包括汽輪發電機系統)。核電站使用的核燃料一般是放射性重金屬鈾-235或鈈。
各系統部件:
燃料處理 | 反應堆組件 | 安全系統 |
---|---|---|
放射性廢物系統 | 控制棒 | 安全殼 |
裝料層 | 冷卻劑 | 緊急爐心冷卻系統 |
乏燃料池 | 中子發射器 | 應急電源系統 |
發電系統 | 中子慢化劑 | 廠用水系統 |
冷凝器 | 中子毒物 | 反應堆保護系統 |
冷卻塔 | 核燃料 | 備用液體控制系統 |
發電機 | 核反應堆爐心 | 蒸汽生產 |
汽輪機 | 反應堆壓力槽 | 鍋爐給水泵 |
啟動中子源 | 蒸汽發生器 |
類型
按照工作原理
核電站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堆均為此型式。
- 重水反應堆(Heavy Water Reactor):如坎度重水堆、中華人民共和國秦山III核電站。
- 高溫氣冷堆(High Temperature Gas-cooled Reactor)
- 壓力管式石墨慢化沸水反應堆(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,如烏克蘭切爾諾貝爾核電站。
- 快中子增殖反應堆(Fast Breeder Reactor):如日本茨城縣東海村常陽核電站和福井縣敦賀市文殊反應堆。
劃代
第一代
指早期的原型反應堆。包括
第二代
直至1990年代末建設的核電站,設計運行壽命30-40年。堆故障率10萬年一次。包括:
第二代+
2000年以後建造的一些現代化改進堆型。運行壽命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
- 先進沸水堆
- 三菱先進壓水堆(APWR)
- 增強型坎度重水堆6(EC6)
- VVER-1000/392 (PWR) 包括不同的改型的AES-91、AES-92.
還沒有商業建造的三代堆:
- 西屋AP600
- System 80+
- 印度先進重水堆
第三代+
- 先進坎杜堆 (ACR-1000)
- AP1000
- 歐洲壓水堆 (EPR)
- 經濟簡化沸水堆 (ESBWR)
- APR-1400 美國System 80+的發展型號,是韓國Next Generation Reactor (KNGR)原型。[1]
- VVER-1200
- VVER-1300
- V510 (PWR) — AES-2010,基於V392M
- EU-ABWR — 基於先進沸水堆,擴大了功率輸出,遵從歐洲安全標準
- B&W mPower — 美國巴布柯克-威爾科斯公司(Babcock & Wilcox) [2]
全球核電站一覽
根據世界核能協會2012年8月的數據,全世界31個國家有435座工作反應堆。
核能發電量佔比
- 煤: 3,856.14 Mtoe (27.0%)
- 天然氣: 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%)
- 生質能: 1,285.38 Mtoe (9.0%)
- 其它: 285.64 Mtoe (2.0%)
資料來源:國際原子能總署[8] |
重大核電站事故
術語
- 燃耗限值[9]
參見
參考資料
- ↑ GB 50549-2010-T 電廠標識系統編碼標準
- ↑ 《大亞灣核電廠周圍限制區安全保障與環境管理條例》
- ↑ 《大亞灣核電站生產管理叢書》
- ↑ The Database on Nuclear Power Reactors. PRIS. [2021-06-23] (英語).
- ↑ Operational & Long-Term Shutdown Reactors. PRIS. [2021-06-23] (英語).
- ↑ Nuclear Island - Nuclear Power2017-08-11 查閱
- ↑ IEA: Statistics report World energy balances 2020: Overview (PDF).
- ↑ IAEA :Nuclear Share of Electricity Generation in 2019
- ↑ 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].