核电厂

核电厂（英语：）[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。核电厂建设成本高昂，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，核电厂其实是相当安全的设施。核电自商业化应用近70年以来，记载有严重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。但是核燃料与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核电站：英国卡尔德霍尔核电站开始发电，两个电站除了用于国内电力需求，还用做制作钚。美国第一个商用核电厂，宾夕法尼亚州的码头市核电站于1957年12月18日激活。

核电厂发电原理

现在使用最普遍的核电厂为压水式反应器核电厂，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。

核电厂分两大部分，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或钚。

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
启动中子源蒸汽产生器


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炉，先天倾向为升温，控制棒为避免核灾重要设备。
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

核电站核子反应炉按照反应堆的形式不同，分为以下类型

第一代

指早期的原型反应堆。包括

  • 美国码头市核电站
  • 英国龙堆（共26座）
  • 法国天然铀石墨气冷堆
  • 美国恩里科-费米核电站
  • 美国德累斯顿核电站

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
条目：第三代反应堆
  • ACPR1000+ — 中华人民共和国基于法国CPR-1000改进版
  • 先进沸水堆
  • 三菱先进压水堆(APWR)
  • 增强型坎度重水堆6(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
  • System 80+
  • 印度先进重水堆

第三代+
  • 先进坎杜堆 (ACR-1000)
  • AP1000
  • 欧洲压水堆 (EPR)
  • 经济简化沸水堆 （ESBWR）
  • 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-2006/92有被动安全系统
    • V491 (PWR) — AES-2006/91 有主动安全系统
    • V513 (PWR) — 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 — 美国巴布柯克-威尔科斯公司（Babcock & Wilcox）

全球核电站一览
参见：各国核能发展和核子反应炉列表

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。

世界核电站分布
● 运转中 ● 兴建中 ● 已关闭

核能发电量占比
2019年全球电力来源
  •   煤: 9,914,448 GWh (36.7%)
  •   天然气: 6,346,009 GWh (23.5%)
  •   水力: 4,328,966 GWh (16.0%)
  •   核能: 2,789,694 GWh (10.3%)
  •   风力: 1,427,413 GWh (5.3%)
  •   石油: 747,171 GWh (2.8%)
  •   太阳能光伏: 680,952 GWh (2.5%)
  •   生质能: 542,567 GWh (2.0%)
  •   其它: 266,970 GWh (1.0%)
2019年全球总发电量:

27,044,190GWh

数据源:IEA[7]
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771.619.6%
 中华人民共和国383.25.0%
 法国363.469.0%
 俄罗斯208.420.0%
 150.528.0%
 加拿大86.814.3%
 乌克兰81.155.0%
 德国65.411.9%
 日本61.37.2%
 西班牙54.220.8%
 瑞典51.430.8%
 比利时48.050.8%
 英国41.814.8%
 印度39.83.2%
 捷克29.036.6%

数据源：国际原子能总署[8]

全球核能发电量统计 [9]
2000200120022003200420052006200720082009
发电量(TWh) 2,5802,6532,6962,6412,7612,7682,8032,7462,7372,699
占全球发电量比 16.59%16.81%16.5%15.61%15.58%15%14.64%13.7%13.41%13.32%
2010201120122013201420152016201720182019
发电量(TWh) 2,7682,6522,4702,4902,5412,5752,6132,6372,6962,796
占全球发电量比 12.83%11.92%10.83%10.63%10.58%10.61%10.49%10.29%10.12%10.36%
2020
发电量(TWh) 2,700
占全球发电量比 10.07%


重大核电站事故

因事故损坏除役的核电机组
因事故损坏而除役的核电机组 [10]
国家核电机组类型设备容量(MW)运转年数除役时间除役原因
德国Greifswald 5VVER-440/V-2134080.51989内核部分熔毁
德国Gundremmingen ABWR237101977意外关停
日本福岛第一 1号机BWR439402011冷却失效导致内核熔毁
日本福岛第一 2号机BWR760372011冷却失效导致内核熔毁
日本福岛第一 3号机BWR760352011冷却失效导致内核熔毁
日本福岛第一 4号机BWR760322011冷却失效导致内核熔毁
日本文殊Prot FNR24612016钠泄露
斯洛伐克Bohunice A1Prot GCHWR9341977换料事故导致内核损毁
西班牙Vandellos 1GCR480181990涡轮火灾
瑞士St LucensExp GCHWR631966内核熔毁
苏联车诺比 4号机RBMK LWGR92521986火灾导致熔毁
美国三哩岛 2号机PWR88011979内核部分熔毁

术语
  • 燃耗限值[11]
    核燃料在反应炉中进行核分裂反应时，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，依其装填在反应炉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 (百万瓦•日/公斤铀)，一般来说可以在反应炉中运转4个周期(72个月)。

参见

参考数据
  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. . PRIS. [2021-06-23]. （原始内容存档于2018-07-23） （英语）.
  5. . PRIS. [2021-06-23]. （原始内容存档于2018-06-23） （英语）.
  6. Nuclear Island - Nuclear Power （页面存档备份，存于）2017-08-11 查阅
  7. . [2021-11-29]. （原始内容存档于2021-11-25）.
  8. IAEA :Nuclear Share of Electricity Generation in 2021 （页面存档备份，存于）
  9. BP: Statistical Review of World Energy 2021 （页面存档备份，存于）
  10. 来源 World Nuclear Association:Decommissioning Nuclear Facilities （页面存档备份，存于）}}
  11. . 台湾电力公司. [2014-06-10]. （原始内容存档于2016-12-28）.

外部链接
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