4.4.2.1 我國核電站發展概況

    利用核能發電的電廠稱為核電站，核反應堆是核電站的心臟。反應堆類型很多，根據用途，可以分為生產堆、試驗堆動力堆供熱堆。生產堆專門用來生產易裂變或易聚變物質，其主要目的是生產核武器的原料和放射性同位素；試驗堆主要用于試驗研究，如進行核物理、輻射化學、生物、醫學等方面的基礎研究，以及反應堆材料、元件、結構材料、堆本身的動靜態特性等的研究；動力堆主要用于發電和作為潛艇、艦船、航天飛行器等推進的動力；供熱堆用于提供取暖、海水淡化、化工等用途的熱量。在核電站中，動力堆主要有輕水堆、重水堆、石墨氣冷堆和快中子增值堆。輕水堆是以加壓的普通水（輕水）作為慢化劑和冷卻劑的反應堆。輕水堆可以分為壓水堆和沸水堆。如果不允許水在堆內沸騰，稱為壓水堆。輕水堆是目前最主要的堆型。重水堆是以加壓的重水作為慢化劑，其冷卻劑可用重水或輕水。

    我國的核電工業起步于20世紀80年代，分為起步、騰飛和持續發展三個階段：在2000年前為起步階段，從1991年12月首座核電站—秦山核電站的并網發電開始，掌握了核電站設計、制造、施工技術，實現設計自主化和設備國產化，形成完整的核工業體系；2000～2015年為騰飛階段，我國的核電裝機容量快速增加，核電設備已經進入小批量生產，并具備了生產30萬、60萬和100 萬千瓦級壓水堆核電站燃料組件的能力；2015～2020年為持續發展階段。

    截至2015年10月底，中國大陸運行核電機組27 臺，總裝機容量2550萬千瓦；在建核電機組25臺，總裝機容量2751萬千瓦。中國開發出具有自主知識產權的大型先進壓水堆、高溫氣冷堆核電技術。“華龍一號”核電技術示范工程投入建設。中國實驗快堆實現滿功率穩定運行72小時，標志著已經掌握快堆關鍵技術。

    按照中國核電中長期發展規劃目標，到2020年，中國大陸運行核電裝機容量將達到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦左右；到2030年，力爭形成能夠體現世界核電發展方向的科技研發體系和配套工業體系，核電技術裝備在國際市場占據相當份額，全面實現建設核電強國目標。表4-24是截止2014年11月我國部分已建核電機組的基本情況。

    4.4.2.2 壓水堆核電站基本組成、設備主要金屬材料

    1.壓水堆核電站基本組成

    壓水堆核電站主要由核反應堆、一回路系統、二回路系統及其他輔助系統組成。廠房主要包括安全殼廠房、汽輪機廠房、燃料操作廠房及其他輔助設備廠房等，見圖4-55。

    壓水堆一回路系統，即反應堆冷卻劑系統。構成一回路系統的主要設備和管道，均屬于核安全一級的承壓設備。一回路系統的主要功能是將反應堆內核裂變產生的熱量導出堆外，然后通過蒸汽發生器再把熱量傳遞給二回路水，給水受熱轉換為蒸汽做功，推動汽輪發電機組達到發電的目的，圖4-56給出了壓水堆核電站流程示意簡圖。

    一回路系統主要設備有：

    （1）反應堆壓力容器反應堆壓力容器是轉載堆芯、支撐堆內所有構件和容納一回路冷卻劑并維持其壓力的堆本體承壓殼體。反應堆壓力容器與一回路管道共同組成冷卻劑壓力邊界，當燃料元件破裂時，壓力容器還具有密封放射性、阻止裂變產物逸散的功能，即起到了反應堆安全屏障的重要作用。同時，壓力容器還是反應堆中最大的和在核電廠服役期內不可拆換的設備，其壽命決定了整個核電廠的服役年限。圖4-57是反應堆壓力容器結構示意圖。

    （2）蒸汽發生器蒸汽發生器是壓水堆核電廠中一、二回路之間的熱交換設備。它將反應堆產生的熱量由一次側傳遞給二次側，使二回路側的水變成蒸汽，此蒸汽經過汽水分離和干燥后驅動汽輪發電機組發電。

    壓水堆核電廠中廣泛使用的有立式U型管自然循環、臥式自然循環及立式直流蒸汽發生器三種。我國壓水堆核電廠大多采用國際上通用的立式U型管自然循環式蒸汽發生器，其結構簡圖如圖4-58所示。

    蒸汽發生器主要功能有：①在壽期內提供滿足汽輪發電機組要求的蒸汽流量、壓力、溫度和濕度；②在停堆過程中排出余熱，使反應堆冷卻劑溫度降到180℃，直至余熱排出系統投入運行；③當主泵失去電源時執行自然循環排出余熱的功能；④屏蔽。

    （3）堆內構件堆內構件是指反應堆壓力容器內除堆芯組以外的的所有其他構件。堆內構件包括堆芯下部支承結構（吊籃部件）、堆芯上部支承結構（壓緊部件）、堆芯測量支承構件及輻照監督官等，見圖4-59。

    堆內構件的主要作用是將燃料組件精確地支承和定位于反應堆堆芯中，防止堆芯組件在運行過程中偏移或移動；對控制棒棒束提供精確的對中與可靠的導向，實現控制棒棒束在反應堆運行過程中提升或降落，而在事故情況下實現快速落棒，并吸收控制棒組件快插產生的沖擊能量。