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核电站是怎么发电的
答:核电站分为裂变核电站和聚变核电站两种,目前世界上运行的核电站全部是裂变核电站。利用聚变发电目前虽已点火实验成功,但由于还有许多技术上的困难需要解决,估计大约2050年前后才能投入商业运营。
若想用裂变原子能发电,首先要将核燃料浓缩。核燃料指的是“铀235”。大自然中的天然铀中,铀235只占0.7%,大部分是不能使用的铀238。为了将铀235浓缩,可以使用离心机将铀238分离出来。当铀235浓缩到5%到20%,就可以制成与香烟头那么大的燃料块,装入外径10毫米内径8毫米的细长锆合金管(因为锆可以透过热核反应所必需的中子,其他金属大都不能让中子透过),制成燃料棒备用。如果把铀235浓缩到80%以上,就可以制造原子弹了。
核电站的核心是核岛,就是核燃料燃烧并产生热量的地方。简称“堆”。核燃料是自身就会发热的物质,越是堆在一起,发热就越快越多。核电站的原子反应堆分为“水堆”和“气堆”,水堆使用普通水或重水作热交换介质,气堆使用氦气或液态钠、液态锂作热交换介质,气堆的工作温度约为850°C。由于水堆工作温度低,技术上易于实现,也相对安全,世界的核电站绝大多数是水堆。水堆又分使用重水的“重水堆”和使用普通水的“轻水堆”。由于“重水堆”能生产制造核弹用的材料钚239,同时重水堆体积太大,为了防止核扩散,所以重水堆属国际原子能机构严格限制使用的原子反应堆。世界的核电站大多是轻水堆。
轻水堆根据核岛内水的工作压力分,又分“沸水堆”和“压水堆”两种。“沸水堆”优点是结构简单,工作压力低(70个大气压6.86MPa、285°C),所以相对比较安全。缺点是:由于使用从核岛里直接引出来的蒸汽推动汽轮机工作,这蒸汽有较强的放射性,所以汽轮发电机组必须屏蔽起来,人不能靠近。另外由于只能使用5%以下的低浓缩度燃料,所以燃料利用率低(发同样多的电,沸水堆比压水堆要多用一倍的燃料)。正因为沸水堆有以上缺点(主要是成本高、经济性差),世界上早期运行的核电站大多沸水堆,目前的大多是压水堆。
压水堆的基本结构是:先用6厘米厚的镍钒锰钛不锈钢板焊一个大圆筒,上边半球形的顶也是用同样的不锈钢焊接而成。外边敷上一层铅板和厚厚的钢筋混凝土,就制成了核岛的安全壳。核岛的内部有压力容器和热交换器,压力容器内部主要放置核燃料棒组件和控制反应速度的控制棒。100万千瓦的电站大约放置燃料棒组件400多组,每组燃料棒组件由直径1厘米长6米的核燃料棒289根排成17乘17的方形,这些核燃料棒能发热的寿命为三年,每年换掉三分之一。
核燃料棒组件放置在核岛的压力容器的底部,上部放置数量几乎相等的石墨制成的十字形控制棒(老款)或双层不锈钢管内装银铟镉合金(新款)管状控制棒,如果将控制棒全部插或套入核燃料棒组件之间,由于核燃料棒组件与组件之间被控制棒隔开或隔离,控制棒把核燃料棒放出的热中子几乎全部吸收,所以原子反应就几乎停止了,只能微量地发一点点热,若将控制棒从核燃料棒之间逐步提起,原子反应也就逐步变强,产生的热量逐步增多。调整控制棒的位置就能控制原子反应的速度。整个核岛的压力容器内充满了水(加硼砂的普通纯水)。
正常工作时,核岛的压力容器内的温度为330°C,相应水的压力为155个大气压(15.2MPa)。因为压力很高,水虽然已经高到330度,但就是沸腾不了,所以叫“压水堆”。由于核岛压力容器内的水有极强的放射性,为了安全,不能直接用它形成的蒸汽来推动汽轮机工作,要用这压力容器内的高温高压水,通过主水泵循环,到核岛内热交换器里去“烫”第二回路的水,将第二回路的水烫成100多个大气压的没有放射性的高温蒸汽,再用这个蒸汽去推动汽轮发电机组发电,以下的工作原理就和火电厂的发电原理没有区别了。
有谁知道核电站是如何发电的呢发电流程是怎样的呢
位于加拿大的布鲁斯核电站,它是全世界最大的核电站之一,占地超过2300亩,拥有八座合资反应炉,每一座核子反应炉能产生超过750兆瓦的电力,可以合力供应500万人口的城市。那么核子反应炉是如何翻修以及发电?
第一、翻修核子反应炉是个耗费几十亿美刀的任务,其中最关键的挑战就是要拆下运作了25年的反应炉新,其中包含很多受到辐射的零件。如果派工作人员进去做这种工作,他们的皮肤很快就会溃烂,而且头发也会掉光。所以就要技术员通过从核电站的控制中心发出远程指令,派出防辐射的特制机器人来进行拆除。当炉心里的放射性管子一处之后,工作人员就可以进去作业。合资反映无锡市多空的大型圆盘,为了以防万一,任何接近他的人都必须穿上厚重的防辐射服,一旦反应无心,经过检查、清理和重建,就可以给他装满神奇的油燃料棒。
第二、金属铀一般是通过由矿石的精选、碾碎、酸剂浓缩等程序才能取得足够的天然铀作为核燃料。接着由绘装近半米长的棒子,它的材质是防热防锈的高合金。然后这些棒子会被汉城一束每个燃料棒束制造的热门,足够生产100万度电。你是不是很纳闷,这些人怎么敢这么轻松的移动他们,因为这些油燃料棒现在只会发散微量的辐射,想要让他们发挥完全作用,就必须放到反应炉心里。卢心里有480条管子,每条管子都能放进12个铀燃料棒束,等5760个磅数全部放好之后就会开始运作。
第三、燃料里的一些由原子很容易活化,他们被激化之后就会开始到处发散中子,微小的中子会穿过燃料棒的锆合金枪,在各个油燃料棒束间飞来飞去,直到撞上另一个由原子,他们在碰撞的时候,原子会分裂并释放能量,产生更多的中子,这就是庞大的和连锁反映。当然这些和连锁反映是可以随时停止的,否则就会出现科学家所谓的核熔毁。核子反应炉不仅蜜蜂,在两米厚的钢筋混凝土墙里,如果温度升高或是压力下降太快,它都会自动停止运作。
第四、核子反应炉会产生大量的热能,热能会把水变成蒸汽,然后在这个长400米、高20米的涡轮市里,这些巨型涡轮会把蒸气变成电力。最后就是要处理具有放射性的核废料。在这个八米深的蓄水池里,一共放了超过73万个放射性燃料棒束,当燃料棒束使用耗尽被取出来后,会变得非常烫,且还有辐射性,所以就必须把它们放进这些水池里浸泡十年,这样就可以冷却温度,也能消散辐射物质了。
简述核电厂的工作原理及其核能发电的生产过程
核燃料的裂变反映产生的热量通过热交换产生蒸汽来驱动汽轮机,汽轮机带动发电机来发电。
说起来,就这么简单,无论火力发电,水利发电,核能发电,还是风力发电,最终目的,就是要让发电机按要求转起来。
火力发电和核能发电的区别就在于,前者用锅炉烧水产生蒸汽,后者用核反映烧水产生蒸汽,然后蒸汽驱动汽轮机,汽轮机带动发电机,就基本类似了。
基本思路如此,只是现实中实现起来,就需要庞大的配套设施。比如燃料系统,冷却系统,润滑油系统,污水处理系统,化学系统,自动化控制系统,电气配电,变电等等。
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