核能发电原理及主要堆型

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能电原理及主要堆型●湖南省科学技术研究开发院周全之

m——亏损质量 ( )克； c—光速 (× 0米/ )— 3 1。秒。

按这个公式，个铀一3一 2 5原子核受一个中子轰击，裂成 2块碎片，放出 2 3个中子 (均 25分并 -平 .个 )释放出约 20 V能量，小的质量转化成了， 0 Me极极大的能量。

3核电站工作原理将原子核裂变 (聚变 )释放的核能转变为电或所

能的系统和设备通常称为核电站。原子核反应堆类型不同，电站的系统和设备也有所不同。面以压核下水反应堆 (电站的主力堆型 )为例，绍核电站的工作原理。核，介压水堆核电站主要由原子核反应堆、同路系统、同路~二

0引言 核能是一种高度密集的优质能源，要让核能释放出来作但为发电，是一件容易的事。14不 9 2年 1 2月 2日，学家费米和科同事们在美国芝加哥大学，现了世界上第一次受控自持链式实反应，个反应进行了 2这 8分钟，然它的功率小 (高只达到、虽最 2 0瓦 )但是它的意义是十分巨大的；9 1年，国建成了世 0, 15美界上第一个核能发电装置；9 4年 6月，苏联建成世界上第 15前一

系统及其它辅助系统和设备组成。流程原理示意如图 1示。其所控

座 05万千瓦核电站？2 0、 0 3年统计数据显示，世界运行的全

核电机组数为 4 0台， 4占世界总发电能力的 1%。在建核电机 6组数为 3 1台。世界核发电量所占比例已从 17 9 3年的 3%上升

到现在的 1.%。预计到 2 2 73 0 0年，核电在能源结构中应占有 2%的比例美国是世界上核电站最多的国家，有全世界四 2拥分之一的核电反应堆陶宛和法国是世界上核电比例最高的立国家，发电晕占该国总发电量的 7%以上。2 0核 5 0 3年，国大中

卜—一核在全内——岛安壳~

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图 1压水堆核电站工作原理示意图

陆全年发电量中 22 .%来自于核电；台湾省

核电已占其总发电量的 2% 6

同路系统是将裂变能转化为水蒸气的热能装置。由反它‘

应堆、同路循环泵 (主泵 )稳压罐 (稳压器 )蒸汽发生器一即、即、以及相应的管道等组成。 原子核反应堆内产生的核能，堆芯发热温度升高，温使高高压的冷却水在主循环泵驱动下，进反应堆堆芯，堆芯中流将

1链式裂变反应 自然界的物质均由分子组成，分子由原子组成，子又而原

由电子、子、予等基本粒子组成子核内的质子之间存在中质原着巨大的电磁斥力，它们并不相互排斥，是由于它们之间但这还存在着一种比电磁斥力约强 10倍的吸引力——核力的 0

的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器再把热量传递给二同路循环系统中的给水，给水加热变成高压蒸汽，热后的冷却水使放又重新流同堆芯。这样不断地循环往复，成一个密闭的循环构

缘故，种使核子凝聚在一起的能鼙称为结合能：用中子去轰这击铀一 3 2 5原子核时，使铀原子核破裂成 2个新的原子核，可并

同路。同路循环系统的压力由稳压罐进行调节。一现代大功率压水堆核电站的一同路系统一般有 24条并联的密闭环路，~ 每条环路由一台主循环泵和一台蒸汽发生器与相应管道连接而成。为了确保安全，整个一同路循环系统的主要设备集中将安装在一座立式圆柱状球形顶盖密封建筑物 (常称为核电站通安全壳 ),是采用预应力混凝土内衬钢板的大型建筑结构，里它 能承受一定压力，以防止放射性物质穿透和向外扩散。可 二同路循环系统由汽轮机、电机、凝器、同路循环泵发冷二等设备组成。同路中蒸汽发生器的给水吸收了一同路传来的二热量变成高压蒸汽，后推动汽轮机，动发电机发电。功后然带作的废气在冷凝器内冷却而凝结成水，由给水泵送入加热器加再热后重新返同蒸汽发生器，变成高压蒸汽推动汽轮发电机作再功发电，样构成了第二个密闭循环同路。二同路系统设备均 这●

放出 2 3个新的中子。

新中子再去轰击周围的铀一 2 5原子~而 3核，产生新一裂变和新的中子，样，一 2 5原子核在极短会这铀 3时间内发生了链式裂变反应，藏在铀原子核内的巨大能量就蕴释放出来 1千克铀一 3 2 5全部裂变，放出的能量相当于 2 0 释 70吨优质煤完全燃烧时所放出的能量。

2质量能量关系式爱因斯坦提出的相对论认为，质量和能鼍可以相互转化，

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质量消失，产生能量。子核质量亏损所释放出来的结合能，会原 可以由爱因斯坦提出的质量能量关系式计算得出：E= me

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式中：——释放能量 (格 ) E尔；

安装在汽轮发电机组厂房丙，一同路和二同路通过主蒸汽管道

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与蒸汽发生器连接。核电站的二回路系统和普通火电站的动力同路相似，汽蒸发生器和一回路系统相当于火电站的锅炉。由于反应堆一回路系统往往带有一定剂量的放射性，此，反应堆出来的冷因从却剂一般不宜直接送入汽轮机，否则将会使常规机组操作维

能量约 O0 e大得多 )发裂变，但每个铀 - 2 5原子核裂 . V 7引不 3

变后放出的次级中子多，而且快中子的损失少。因此，这些快中子在引发裂变后，还有较多的剩余，可用来使不易裂变的铀一 3 2 8变成易裂变的优质燃料钚一 3 2 9,从而使核燃料越烧越多。水堆是消耗核燃料铀一 3压 2 5生产了电能；快中子增殖堆而

修复杂，以核电站一般比火电站要多一套动力回路。所此外，电站还设有为了维持核电站正常运行和防止事故核的辅助系统厂房、站循环水泵房、配电厂房以及放射性废电输物储存和处理等厂房。

既生产了电能，又生产了核燃料钚一 3。 2 9由于快中子增殖堆使作为天然铀主要成分的铀—— 28 3变成钚——_3 2 9加以利用，而快中子增殖堆中铀的利用率比因目前压水堆中铀的利用率高 10倍。那些在压水堆中不能利 4用的浓缩铀的尾料，及压水堆卸出的核燃料

,能在快中子以都增殖堆中得到利用。而且，那些在目前不能开采的低品位铀使矿，有经济开采的价值，以充分满足人类几百年内对能源也可的需求。美国等 1 0国确定的新能源发展计划中，中子增殖 快堆是重点发展的堆型。除现行的钠冷快中子增殖堆外，在发还展气冷快中子增殖堆、冷快中子增殖堆等。铅 核电站的堆型按照用途来分，分为动力堆、产堆、 可生研究堆、殊用途堆等；照冷却剂和慢化剂来分，可分为轻特按又水堆、水堆、墨气冷堆、墨水冷堆、温气冷堆、中子重石石高快增殖堆等 (图 2见 )

4核电站主要堆型核电反应堆是一种特殊锅炉，也有人称它为原子反应炉。现代的反应堆，从外面看是一个立式球形顶的圆柱体或球形建筑物，就是所谓核岛。于发电部分 (称为常规岛 )核电这至也，

厂与炎电厂都用蒸汽膨胀做功，动蒸汽轮机旋转，动发电推带机发电。核电站与火电站主要的不同是蒸汽供给系统。电站火

依靠燃烧化石燃料释放的化学能制造蒸汽，核电站是依靠核燃料裂变反应释放核能来制造蒸汽。 核电堆型种类很多，但技术比较成熟且投入商业营运的，主要有以下几种堆型。

( )水堆：一种首先应用于舰船的核动力堆，水为冷 1压是以却剂和中子慢化剂，构紧凑，济性好，全性也较好，了结经安除 有几道安全屏障外，有一系列纵深防护措施。从安全心理出还发，恐怕是许多国家选用压水堆的重要因素，这目前是全世界核电站的主力堆型。我国大陆已建及在建的 1台核电机组中 1

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就有 9台是压水堆核电机组。 ()水堆：在压水堆的基础上，过 …… 此处隐藏：2764字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……