电力工业环境保护(第三章).ppt
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1、1,第三章 核电站的环境保护,核电站的环境保护,2,第三章 核电站的环境保护,世界上有较丰富的核资源,核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等。其中铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源其提供的能量是矿石燃料的十多万倍。作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施,核能应用有许多的优点:,首先核燃料体积小而能量大(比化学能大几百万倍)。1千克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量;如一座100万千瓦的燃煤电站,每年需原煤300400万吨,需2760列火车运送,相当于每天8列火车,还要运走4000万吨灰渣。而同功率的压水堆核电站,一年仅耗铀含量为3的低浓缩铀燃料28吨;每1b铀的成本仅20美元
2、,换算成1千瓦发电经费是0001美元左右,成本,3,第三章 核电站的环境保护,较传统发电低许多;且因核燃料运输量小,故核电站可建在最需要的工业区附近。其基本建设投资是同等火电站的一倍半到两倍,但其核燃料费用和运行维修费用却比煤少许多,若掌握了核聚变反应技术,使用海水作燃料,则更是取之不尽,用之不竭。,其次是污染少。火电站不断向大气排放SOx和NOx等有害物质,且煤中少量的铀、钛和镭等放射性物质,也会随着烟尘飘落到火电站周围,污染环境。而核电站设置了层层屏障,基本上不排放污染环境的物质,就是放射性污染也比燃煤电站少得多。据统计,核电站正常运行的时候,一年给居民带来的放射性影响,还不到一次X光透视
3、所受的剂量。,4,第三章 核电站的环境保护,其三是安全性强。全世界共投入运行的核电站达400多座,30多年来基本上是安全正常的。仅有因人为因素造成的1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年苏联切尔诺贝利石墨沸水堆核电站事故,及去年3月因地震伴发海啸引起的日本福岛核电站事故。但随着这几次事故所暴露出的问题及压水堆的进一步改进,核电站在设计、建设及运行中将会更注重其安全性。,中国目前建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦,预计到2010年约为2000万千瓦,2020年约为4000万千瓦。据估算到2050年可以分为高中低三种方案:高方案为3.6亿千瓦(约占总装机容量的30%),中方案为2
4、.4亿千瓦(约占总装机容量的20%),低方案为1.2亿千瓦(约占总装机容量的10%)。,5,第三章 核电站的环境保护,核电站通常由一回路系统和二回路系统两部分组成。核电站的核心是反应堆,反应堆工作时放出核能主要是以热能的形式由一回路系统的冷却剂带出,用以产生蒸汽,所以一回路系统又被称为“核供汽系统”。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统与一般的火力发电厂的汽轮发电机系统基本相同。,6,第三章 核电站的环境保护,核电站,7,第三章 核电站的环境保护,核能发电,8,第三章 核电站的环境保护,三峡水电站,核电站沸水反应堆工作过程示意图,9,第三章 核电站的环境保护,核电站沸水反应堆示意图,10
5、,第三章 核电站的环境保护,1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,故核能发电不会造成空气污染。2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,无其他的用途。4.核燃料的能量密度较化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便。5.核能发电成本中的燃料费用所占的比例较低,不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。,优点:,11,第三章 核电站的环境保护,1.核电厂会产生高低阶放射性废料,故必须慎重处理。2.核电厂热效率较低,比化石燃料电厂排放更多废热到环境里,故热污染较严重。3.核能电厂投资成本
6、太大,电力公司的财务风险较高。4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5.兴建核电厂易引发政治歧见纷争。6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质,若因事故释放到外界环境,会对生态及民众造 成伤害。,缺点:,12,3-1 放射性物质性质及分类,1放射性核素在核电站运行中,应着重考虑3H、85Kr、133Xe、90Sr、131I、60Co、137Cs与等具有较大影响的几种放射性核素。,(1)氚-3(T或3H)是氢的放射性同位素。其原子核由一个质子与两个中子组成。主要来自可裂变重核的三分裂变。压水堆中氚的主要来源是因冷却剂的水中含有一定浓度的硼,水与控制棒一起控制和补偿堆的反应性而产生的。氚的半衰
7、期为12.3年。,一核电站放射性物质,13,3-1 放射性物质性质及分类,(2)氪-85(85Kr)是稀有气体氪的一种同位素,也是核燃料在裂变时生成的气体裂变产物中半衰期最长的一种,半衰期为10.3年。主要是一个发射体。,(3)氙-133(133Xe)与氪-85一样,也是核燃料在裂变过程中的一种气态裂变产物。它与氪-85同属于低毒核素,对人体的照射也是以外照射为主。,(4)锶-90(90Sr)是在核燃料裂变过程中产生的固体裂变产物。熔点为1360,半衰期为27.7年,属高毒性核素。,14,3-1 放射性物质性质及分类,(5)(137Cs)与锶-90一样,是核燃料裂变过程中产生的固体裂变产物。熔
8、点为660,半衰期为30年,属高毒性核素。,(6)碘-131(131I)也是核燃料裂变的产物之一。单质碘的熔点低,易蒸发,呈气态,易泄露。属于高毒类的放射性核素。,(7)钴-60(60Co)是冷却剂回路中的腐蚀产物,在中子辐照下活化生成核素59Co(n,)60Co,半衰期为5.26年。也属于高毒类放射性核素。,15,3-1 放射性物质性质及分类,2裂变产物裂变过程中,发生裂变的原子内的许多轨道电子均被射出,使裂变碎片具有很强的电荷,射程较短,而射程对于反应堆设计是很重要的。大部分放射性裂变产物除发射粒子之外还发射射线。,1放射性核素的循环放射性是某些元素原子核裂变时发生的能量以电磁放射或快速粒
9、子形式进行的释放过程。元素的同位素物质可散发射线的称放射性核素或放射性同位素。放射性的辐射源有天然和人工两大类。,二、放射性核素的循环与人体健康,16,3-1 放射性物质性质及分类,天然的辐射源来自宇宙射线、土壤水域和矿床中的射线。人工的辐射源主要是医用射线源、核武器试验及原子能工业排放的各种放射性废物。,放射性核素可在多种介质中循环,并能被生物富集,无论裂不裂变,通过核试验或核作用都进人大气层,再通过降水、尘埃和其它物质以原子状态回到地球上(见图3-2)。,2核辐射对人体的危害、射线对人体的伤害程度主要由粒子的能量而定,但也与射线特性的综合影响有关。,17,3-1 放射性物质性质及分类,图3
10、-2 放射性核素在生态系统中的迁移过程,18,3-1 放射性物质性质及分类,机体吸收粒子能量后,便在机体内消耗掉其能量而产生一些效应,其与射线种类及其能量的大小有关。射线特性不同,对生物体产生的作用也不同。,当核辐射通过人体时会与细胞发生作用。其作用是通过辐射能在细胞遗传物质上的沉积而造成的。此遗传物质的主要功能是细胞的繁殖,由于核辐射能通过某种途径影响细胞的分裂,故人体细胞会受到严重的损伤甚至引起生殖细胞减少或功能丧失。这些细胞也可获得异常的生殖能力,能完全脱离正常的调节机制控制,如肿瘤的生长就反映了这种特征。,(1)躯体效应与遗传效应,19,3-1 放射性物质性质及分类,是辐射的生物效应。
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