关于核反应堆发电的感想。

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/25 06:22:09
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引进的AP 1000 好像技术说是全部转让给我国,但好像有几项核心的技术还是不能转让,是国防技术,美国政府不允许转让,另外就是有的技术不是西屋公司的技术,西屋公司无权转让。
后来又仔细研究了 前苏联的 切尔诺贝利核电站技术,就是RBMK,石墨沸水堆,国际上认为安全性较差,已经完全废弃了。
其实切尔诺贝利核电站的灾难更多的人为的灾难,管理混乱,造成,现在俄罗斯还有还几个核电站是rbmk,还不是好好的发着电。
  rbmk反应堆  经济性较好,安全性较差是因为在低功率时有一个正反馈的效应,容易造成功率失控。
后来我仔细想了想,俄罗斯在切尔诺贝利事故后,对rbmk 进行了多项重大改进,安全性已经大大的改进。

美国也在大力进行核反应堆的研究,第一项就是 超临界水冷反应堆,第二首钠冷快堆。

超临界反应堆的难点在于很难造出 很大的,能承受250个大气压的容器。如果我们早不出来大的承受高温高压的容器,那我们造小一点的压力管式的超临界核反应堆不正好吗,
正巧看到俄罗斯的rbmk图像,我觉得 利用rbmk的堆型,制造出超临界的石墨水冷堆,不是正好吗。下图是石墨水冷堆。

石墨水冷堆型

石墨水冷堆型
呵呵,就是叫做压力管式超临界石墨水冷反应堆。水在反应堆堆芯直接汽化成水蒸气,省去了,汽水分离器,干燥器,而且只有一个回路,小的压力管能够很容易制造出来,经济性大大提高,如果安全性做到家了,完全能够成为冲击世界核电市场的一个堆型。

当然,仅仅是本人的一个构想,希望各位高人批评指正,指出其中:D “想当然”:D 的地方!!!!
其实不仅可以用石墨超临界反应堆,也可以做成重水的压力管式超临界反应堆,原来以为是自己的独创呢,还兴奋的不得了,后来偶然看到,概念上别人早早就想到了,重水堆超临界堆型是 candu-x,看来又白白想来半天。
4代堆6个堆型没错,但是他们不是并列的。
我国目前在搞的:

1:钠冷快堆
2:高温气冷堆
这两者搞出来了之后,水到渠成自然就出了:气冷快堆——这是中国最想要的东西,技能当嬗变堆处理废料,又能当增殖堆生产燃料。

我国在练习玩超临界锅炉,玩熟了才有可能出超临界轻水堆——这是中国最想要的第二件东西,梦想中发电的主力。

以上二者配合是中国未来核电的梦想组合,能不能出来,啥时候出来另说。

熔盐堆,我们不搞,因为不会,有了前面2位,这个意义不大,到时候需要再山寨别人即可。

铅冷快堆,本来就没前途,除非气冷快堆遇到不可逾越的障碍(几乎不可能,高温气冷堆会比快堆先成熟),谁现在下大力气才是傻子。:D
超临界的石墨水冷堆:[:a9:]

楼主是否应该先考虑先做出石墨压水堆,再考虑石墨超临界堆?

无论大小容器,超临界的起点是25MP/385度,考虑到出口温度,这个容器要造到600度左右才能实用。

如果你能造出这样的压力管,有什么道理造不出大的压力容器呢?
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这个论坛有不少业内人士,能不能来说说如果单从技术上来说那种反应堆用来发电比较好?我就说说我从网上看到的信息。
上面有人说到石墨反应堆,石墨反应堆的技术简单,能直接用天然铀,而且可以生产钚。但是这种堆的缺点也是显而易见,比如原料利用率低,最要命的是石墨在高温下可以燃烧,因此安全性差。怎么现在还会有国家搞这个呢?
加拿大一直用重水慢化压水堆,这种堆用重水做慢化剂,普通水做冷却剂,和传统意义上的重水堆不是一回事。重水虽然贵,但是因为不用来冷却,因此自身应该没有损耗,是一次性投资。而且现在开发的这种堆型投资和压水堆也差不多,不知道为什么没能在全世界普及?
用得最多的是压水堆,其实我觉得这种堆型在技术上最复杂,因为在设计时必须有两个回路用来搞热交换,还要有耐压壳什么的。据说日本搞的沸水堆就是一个回路,至少在结构上简单多了。
沸水堆好像只有日本用,日本人商业做得这么精明,为什么不把自己开发的商用沸水堆向全世界推广呢?
原帖由 电网 于 2008-9-2 22:46 发表
超临界的石墨水冷堆:[:a9:]

楼主是否应该先考虑先做出石墨压水堆,再考虑石墨超临界堆?

无论大小容器,超临界的起点是25MP/385度,考虑到出口温度,这个容器要造到600度左右才能实用。

如果你能造出这样 ...

相同的压力下,当日是压力管好造啊。加拿大就是因为大的压力容器造不出来,所以才造压力管式的重水堆的。目前国内的硝酸铵生产好似也是,能造出压力管来,高压力的生产容器,好像都造不出来。

  to worker2006: 沸水堆 由于放射性物质直接接触汽轮机,检修起来复杂。沸水堆最好的技术好似掌握在GE的手中,不在日本人手中,是ABWR和ESBWRB吧。
关于超临界堆:
当前SCWR里的压力容器和热质动力学计算,和火电厂超临界锅炉的还是有很大差距的,这个不光我们不行,还没人真敢说自己行。
主要问题两个,1是材料,2是工质的热动力性能。
先说材料,火电厂的超临界锅炉里面,25Mp,450度,顶天了,由于燃烧器可以很容器的布置,出入口的压差和温差好控制,整个东西搬到反应堆里,就不好玩了,首先温差大,出口温度和进口温度要差100度,其次考虑到安全性,正常温度要到500-650度,极端条件下要到800度才能放心,最后也是最重要的,那么一大堆中子天天照着,还要安全的用上若干年,这种材料,现在反正是没有。火电超临界锅炉里的材料才抗辐射肿胀,辐射催化方面,不可能直接装到反应堆里,原来的堆芯压力容器材料,多是锆合金的,目前看走到头了,以后的方向,你目前看镍合金和奥氏体钢材料是大方向。

再说工质的热动力性,反应堆内的热力条件是远远复杂于锅炉的,后者可控性强太多了,而前者的安全性要求又高太多了,超临界锅炉运行中努力避免的工质湍流和不规则水液分离在反应堆里肯定是常见现象,所以不能直接用锅炉的经验套反应堆。当然各国的热质传输研究,大都是实在超临界锅炉里做的,大家都在摸索。
核电作为安全、清洁、经济、可持续发展和现实可行的工业化替代能源,已得到相当规模的发展。2000年1月,美国能源部发起并组织召开了美国等9个国家政府高级代表参加的“第四代国际核能论坛”,于2001年7月签署了合约,约定合作研究开发第四代核能系统(Gen IV)。第四代核能系统开发的目标是要在2030年或更早一些时间创新地开发出新一代核能系统,使其在安全性、经济性、资源利用和环境保护,可持续发展性、防核扩散、极少的废物生成、燃料增殖的风险低、防恐怖袭击等方面都有显著的先进性和竞争能力。选定了六种反应堆型作为第四代核能系统的优先研究开发对象,包括:①超临界水冷堆(SCWR),②高温气冷堆(VHTR),③熔盐堆(MSR),④钠冷快堆(SFR),⑤铅冷快堆(LFR),⑥气冷快堆(GFR)。

可控核聚变研究是当代自然科学研究中一项具有重要意义的前沿研究领域,其研究目标是建造商用聚变堆,最终解决人类能源问题。由国际上主要核国家参与的聚变历时十多年、耗资近150亿美元启动的ITER项目,将集成当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果,第一次在地球上实现能与未来实用聚变堆规模相比拟的受控热核聚变实验堆,解决通向聚变电站的关键问题。ITER计划的成功实施,将全面验证聚变能源开发利用的科学可行性和工程可行性,是人类受控热核聚变研究走向实用的关键一步。目前这些先进核能系统很多基础理论问题和关键技术尽管已经引起各国核能工作者的极大关注,但很多只是处于概念设计和研究阶段,相关科学和技术问题还远没有解决,需要进行认真的研究探索。

针对这些先进核能系统,世界各国都展开了大量的研究。主要包括:

1)              美国Idaho National Laboratory是目前美国投入最大力量研究第四代反应堆的研究机构,根据美国国会意见,目前重点研究三种快堆系统,其中又以钠冷快堆为研究的重点;

2)              日本以日本原子力开发机构(JAEA)为代表的研究所主要研究金属冷却快堆,以东京大学为代表的大学联合了东芝、日立等公司,主要研究超临界水堆;

3)              加拿大以AECL公司为主导的关于第四代核能系统的研究,主要集中于CANDU-SCWR以及VHTR方面;

4)              韩国主要以韩国原子能研究所(Korean Atomic Energy Research Institute, KAERI)为主导,联合KAIST等大学,主要开展高温气冷堆的研究,也涉及到超临界水堆的相关研究

5)              欧洲主要有德国的FZK跟法国的CEA联合,广泛开展了包括聚变、裂变反应堆以及加速器驱动次临界系统等的各种堆型的研究;

6)              中国原子能研究院、中国核动力研究设计院、清华大学、上海交通大学、哈尔滨工程大学、西安交通大学等科研院所开展了高温气冷堆、钠冷快堆、超临界水堆、军用核动力装置等领域的研究。

由上可见,目前对于第四代核能系统以及核聚变的研究,已成为全世界核能领域内各大研究机构和高校的大势所趋,但是其研究基本上处于起步阶段,还有非常多的基础理论方面的问题没有得到很好的解决。
上面是从某国内著名大学学位办上摘下来的
至于超临界堆材料是个大瓶颈,热管也要这个材料,有了可靠的材料了,形式就好办了。
超临界堆的慢化剂有多种,加拿大的方案就是在CANDU的基础上用重水做慢化剂的,不过个人认为这种间接循环的思路,远不如直接循环来得简洁、可靠、成本低。
GIF的6种G4堆型中,其实按照它的估算,最先完成的就是

高温气冷堆,2020年完成验证。铅冷快堆比钠冷快堆稍早一点,2020年(不过我不看好),不幸的是安全性和成本都好不少的气冷快堆也能在2025年完成验证,所以无论铅冷还是钠冷快堆,都没啥优势了。
说起来,6种堆型中得数钠冷快堆最早实现,1200MW的“超级凤凰一号”商用多年前就投入运营,但由于可用率太低,不经济又关闭了。600MW的别洛雅尔斯克3号机组可一直在运行哦。:D 现在的主要研究内容应该是抓完善。
铅冷快堆是个冷门,除了俄国外,研究的单位很少,投入也不大,进度倒真不好说。
熔盐堆很有南非特色,好像也是目前也是以南非为主力在搞,与铅冷快堆一样,都是奔着中小功率堆去的。
超临界水冷堆,功率大效率高门槛低(相对而言),中、日、韩这三个能源饥荒者最渴求。:D
用途远不止发电,特别可以用来制氢搞氢能源的超高温气冷堆,美国花的力气大。
要说现在的核电机组,哪怕是未来的超临界水冷堆,蒸汽温度和压力的那点参数,拿到当代超超临界火电机组那里,还真不够瞧的,人家早就30Mpa,600度上下了。
问题就像电网说的那样,现在人类对超临界状态的水/气以及在相应温度和压力下的部件材料的物理/化学性能,已经有足够了解。但是再加上一个强辐射因素,一切又要从头再研究、试验,事关重大,不得不谨慎。
日本的沸水堆技术,那是美国ge的,加拿大的投入使用的重水堆,是重水慢化+重水冷却的。
一个成功的堆型,就像一支成功的步枪,或者一个成功的人,天时、地利、人和、运气缺一不可;成功者,在技术上未必就好于未成功者。以加拿大独家搞的重水堆为例,它技术上就是再好,有没有一个强大的推手让它走遍世界呢?生意就是生意。
原帖由 只看二炮 于 2008-5-7 20:40 发表
引进的AP 1000 好像技术说是全部转让给我国,但好像有几项核心的技术还是不能转让,是国防技术,美国政府不允许转让,另外就是有的技术不是西屋公司的技术,西屋公司无权转让。


西乌不是被日本收购了么?
当年西乌电器卖给英国才11亿美元,2006年54亿卖给日本东芝
国防技术,美国政府不允许转让,只许转让日本??看来日本野心不小
原帖由 只看二炮 于 2008-5-7 20:57 发表
呵呵,就是叫做压力管式超临界石墨水冷反应堆。水在反应堆堆芯直接汽化成水蒸气,省去了,汽水分离器,干燥器,而且只有一个回路,小的压力管能够很容易制造出来,经济性大大提高,如果安全性做到家了,完全能够成为 ...


你说的这个一次循环,已经有了
原帖由 电网 于 2008-9-3 17:00 发表
至于超临界堆材料是个大瓶颈,热管也要这个材料,有了可靠的材料了,形式就好办了。
超临界堆的慢化剂有多种,加拿大的方案就是在CANDU的基础上用重水做慢化剂的,不过个人认为这种间接循环的思路,远不如直接循环来 ...



直接循环造成冷却水功率密度降低,要是相同的功率的话,反应堆堆芯会很大,安全性能会降低的。
路过,
不知道中国的那个小太阳怎么样
只看二炮 发表于 2008-5-7 20:51
**** 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽 ****
其实到目前为止,三次重大核事故(美国三哩岛、苏联切尔诺贝利、日本福岛)都是人为原因或者管理原因所致,跟反应堆本身的设计和建造没有太大关系。
很多资料都马后炮说RBMK堆型这个不好、那个不好的,但切尔诺贝利那次事故完全是因为总工程师违规操作、过多提升控制棒所致,只要管理到位,根本不可能出现那次事故。
石墨水冷堆因为切尔诺贝利灾难而受到冷遇,的确是有点冤枉,但它确实存在石墨燃烧的风险,只能说,一切事情看似偶然,但也都是必然;中国现在建,设的多是二代半的反应堆,正在准备建设的据说是三代堆,其实,二代三代的差别不大,仅在安全设计上有一定改进;而四代堆还没有成熟的技术,各国都在发展中,我们国家的目前是想以压水堆和钠冷快堆形成完整的燃料循环体系,而别的堆型连实验堆还没有呢,想别的都太早;日本的沸水堆结构好像不错,但是汽轮机等发电设备都在一回路中,受核辐射影响很大,检修维护难度都很大,退役处理也非常麻烦,而世界目前的商用堆大多是压水堆,日本是压水堆和沸水堆并存,福岛出事的反应堆都是沸水堆。至于AP1000,业内了解点行情的都知道,这是个坑货!
加拿大CANDU重水反应堆有很多优点,最大的就是使用天然铀做燃料,不需要代价高昂的富集铀,但另外它要使用重水,而重水的制造价格也很高,不过现代的发电成本在下降,因而重水的成本也下降了若干,而称得上是三代的是CANDU6,这种反应堆的问题是几乎每天都要换料,增加操作工人的负担……
worker2006 发表于 2008-9-3 14:37
这个论坛有不少业内人士,能不能来说说如果单从技术上来说那种反应堆用来发电比较好?我就说说我从网上看到 ...
沸水堆的安全性差。
空气动力学 发表于 2014-7-26 13:55
其实到目前为止,三次重大核事故(美国三哩岛、苏联切尔诺贝利、日本福岛)都是人为原因或者管理原因所致 ...
作为反应堆的安全设计,就要把人的失误考虑进去,而不是巴望着人不出错,毕竟干系重大。沸水堆的安全性,比压水堆肯定是差的。
wujingping 发表于 2014-7-27 01:20
作为反应堆的安全设计,就要把人的失误考虑进去,而不是巴望着人不出错,毕竟干系重大。沸水堆的安全性, ...

那不是人的失误,而是人的错误!是严重的错误!是本可以完全避免的错误!
比如切尔诺贝利事故前,总工程师违规提出那么多控制棒,根本不可能有任何冗余系统可以避免那次事故,就算上帝来了,也拯救不了。
至于沸水堆和压水堆哪个更安全,这很难下结论,我听过一个从GE离任的中国籍工程师(清华本科加伯克利博士)做的的讲座,他认为压水堆不见得比沸水堆更安全,这没有很明显的差别。
空气动力学 发表于 2014-7-27 01:32
那不是人的失误,而是人的错误!是严重的错误!是本可以完全避免的错误!
比如切尔诺贝利事故前,总工 ...
从来没有什么“本可完全避免的错误”。是人就会犯错误,而且会犯很大的错误,那必须把人的因素考虑到整体安全性之内。
从来没有什么“本可完全避免的错误”。是人就会犯错误,而且会犯很大的错误,那必须把人的因素考虑到整体 ...
违反安全规程的操作与其怪设备的安全界限设置,不如怪规范和监控操作的体制机制,包括防范错误的软硬件和人工监控,这已经超出了反应堆类型对安全保障事故防范的贡献区别,更应该归于技术和人员管理防控机制的范畴。
青色的雪 发表于 2014-7-27 20:44
违反安全规程的操作与其怪设备的安全界限设置,不如怪规范和监控操作的体制机制,包括防范错误的软硬件和 ...
其实整个系统就是软硬件共同组成的。但是不管动用软件手段还是硬件手段,都要考虑进去才对。
其实整个系统就是软硬件共同组成的。但是不管动用软件手段还是硬件手段,都要考虑进去才对。
他们前边说得仅仅是堆型的安全性,现在咱们说的这个问题就已经不是单个堆型的问题了。
空气动力学 发表于 2014-7-26 13:55
其实到目前为止,三次重大核事故(美国三哩岛、苏联切尔诺贝利、日本福岛)都是人为原因或者管理原因所致 ...
现在发展的重点就是如何从设计上避免人员操作导致事故...设计更完善的预防措施更安全的应急系统,更可靠的冗余
Kendoll 发表于 2014-7-28 21:54
现在发展的重点就是如何从设计上避免人员操作导致事故...设计更完善的预防措施更安全的应急系统,更可靠 ...
这也没办法啊,切尔诺贝利犯错的是总工程师,那些小兵有什么办法?总不能规定小兵可以违抗领导命令吧,那平时还不得乱套了。
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