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核电工程
时间:2019-08-09 点击:3

  世界上一切物质都是由原子构成的,原子又是由原子核和它周围的电子构成的。轻原子核的融合和重原子核的分 裂都能放出能量,分别称为核聚变能和核裂变能,简称核能或核电。

  核电技术发展:自1951年12月美国实验增殖堆1号(EBR-1)***利用核能发电以来,世界核电至今已有60多年的发展历史。


  什么是核能

  这里提到的核能是指核裂变能。前面提到核电厂的燃料是铀。铀是一种重金属元素,天然铀由三种同位素组成:

  铀-235含量0.71%

  铀-238含量99.28%

  铀-234含量0.0058%

  (铀-235是自然界存在的易于发生裂变的***核素。)

  当一个中子轰击铀-235原子核时,这个原子核能***成两个较轻的原子核,同时产生2到3个中子和射线,并放出能量。如果新产生的中子又打中另一个铀-235原子核,能引起新的裂变。在链式反应中,能量会源源不断地释放出来。

  铀-235裂变放出多少能量呢?请记住一个数字,

  即1千克铀-235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。


  核反应堆原理

  反应堆是核电站的关键设计,链式裂变反应就在其中进行。反应堆种类很多,核电站中使用***多的是压水堆。

  压水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指头大的烧结二氧化铀芯块,装到锆合金管中,将三百多根装有芯块的锆合金管组装在一起,成为燃料组件。大多数组件中都有一束控制棒,控制着链式反应的强度和反应的开始与终止。

  压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件,吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆,进入蒸汽发生器,在那里把热量传给二次侧的水,使它们变成蒸汽送去发电,而主冷却剂本身的温度就降低了。从蒸汽发生器出来的主冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。冷却剂的这一循环通道称为一回路,一回路高压由稳压器来维持和调节。


  什么是核电站

  火力发电站利用煤和石油发电,水力发电站利用水力发电,而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站。核电站大体可分为两部分:一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统;另一部分是利用蒸汽发电的常规岛,包括汽轮发电机系统。

  核电站用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方。这就是***普通的压水反应堆核电站的工作原理。


  什么是核电厂

  电是电厂生产出来的。我们知道有烧煤或石油的火力发电厂,有靠水力发电的水电站,还有一些靠风力、太阳能、地热、潮汐能、波浪能、沼气生产电力的小型或实验性发电装置。核电厂就是一种靠原子核内蕴藏的能量,大规模生产电力的新型发电厂。

  核废料和热污染是两大难题

  目前,大部分处理手段是将核废料进行固化后,暂存在核电厂内的废物库中,经过5~10年后运往国家规划的放射性废物库贮存或处理。但到现在为止,还没有一个国家能够找到安全、永久处理高放射性核废料的办法。但核废料无法处理仅仅意味着无法在短时间内消灭,其本身在储存过程中的安全性还是有保障的。

  核电站的另一个问题是热污染。受制于常规岛内的用于发电的现有蒸汽汽轮机热效率较低,因而其比一般化石燃料电厂会排放更多废热到周围环境中,故核能电厂的热污染较严重。


  什么是反应堆

  核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应,从而实现核能-热能转换的装置。

  核电厂用的压水反应堆有一个厚厚的钢质圆筒形外壳,腰部有几个进水口和出水口,称为压力容器,900兆瓦的压水堆,其压力容器高12米,直径3.9米,壁厚约0.2米。

  压力容器是堆芯,堆芯由燃料组件和控制棒组件等组成。水在它们的间隙中流过。水在此起两个作用,一是降低中子的速度使之易于被铀-235核吸收,二是带出热量。900兆瓦的压水堆一般装有157个燃料组件,约含80吨二氧化铀。

  压力容器顶装有控制棒驱动机构,通过改变控制棒的位置来实现开堆、停堆(包括紧急停堆)和调节功率的大小。


 

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