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核電站是核聚變還是核裂變 工作原理是什么

2024-02-10 17:13:55文/王瑩

核電站是利用核裂變反應(yīng)釋放出大量核能的裝置,而不是核聚變反應(yīng)。核裂變是一個重原子,如鈾或钚,在一定條件下分裂成兩個較輕的原子,同時釋放出大量能量。相比之下,核聚變反應(yīng)則是兩個較輕的原子融合成一個更重的原子,同時釋放出大量能量。

核電站是核聚變還是核裂變

核電站是核聚變還是核裂變反應(yīng)

核電站利用的是核裂變技術(shù)。在核裂變過程中,重原子核(通常是鈾或钚)被分裂成較小的核,釋放出大量能量。而核聚變是將輕核合并成更重的核,在太陽等恒星內(nèi)部發(fā)生,目前尚未實現(xiàn)可控的核聚變反應(yīng)用于商業(yè)核電站。核裂變是目前用于發(fā)電的主要核能技術(shù)。

本質(zhì)上核電站是以核反應(yīng)堆為熱源火力發(fā)電站。正如火力發(fā)電站的典型情況一樣,熱量用于產(chǎn)生蒸汽,驅(qū)動連接到發(fā)電機(jī)的蒸汽輪機(jī)發(fā)電。也就是俗稱的“燒開水”,但方式有所不同,目前核電站主要使用兩種核裂變技術(shù)路徑:壓水堆(PWR)和沸水堆(BWR)。

沸水堆(BWR):沸水堆利用的是在反應(yīng)堆內(nèi)部沸騰的水來產(chǎn)生蒸汽,直接驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī),因此渦輪機(jī)被保留為核電站放射性控制區(qū)域的一部分。

壓水堆(PWR):蒸汽輪機(jī)與核系統(tǒng)是分開的,是目前的主流技術(shù)。

核發(fā)電廠的工作原理

核發(fā)電廠的工作原理就是核燃料裂變過程釋放出來的能量,經(jīng)過反應(yīng)堆內(nèi)循環(huán)的冷卻劑,把能量帶出并傳輸?shù)藉仩t產(chǎn)生蒸汽用以驅(qū)動渦輪機(jī)并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

核電站工作原理:

核發(fā)電廠的工作原理

核電站(nuclear power plant)是利用核裂變(Nuclear Fission)或核聚變(Nuclear Fusion)反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠。目前商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用核裂變反應(yīng)而發(fā)電。核電站一般分為兩部分:利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島(包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng))和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島(包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)),使用的燃料一般是放射性重金屬:鈾、钚。如果除去核反應(yīng)堆,核電站和火電站除了生成蒸汽的熱源不同外,差異很少。

一般的熱電廠都有燃料供應(yīng)來產(chǎn)生熱,比如說天然氣、煤或石油。對于核電廠來說,它需要的熱來自于核反應(yīng)堆中的核裂變。當(dāng)一個相當(dāng)大的可裂變原子核(一般為鈾-235或钚-239)被一個中子轟擊時,它便分裂為兩個或更多個部分,同時釋放出能量和中子,這個過程就叫做核裂變。原子核釋放出的中子會繼續(xù)轟擊其它原子核。當(dāng)這個鏈?zhǔn)椒磻?yīng)被控制的時候,它釋放出的能量便可用來燒水,產(chǎn)生出的水蒸氣會驅(qū)動渦輪機(jī),從而產(chǎn)生電能。需要記住的是,核爆炸中發(fā)生的是“不受控制的”鏈?zhǔn)椒磻?yīng),而核反應(yīng)堆中的裂變速度無法達(dá)到核爆炸所需要的速度,這是因為商業(yè)用核燃料的濃度還不夠高。

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)被一些能夠吸收或減慢中子的材料控制著。在以鈾為核燃料的反應(yīng)堆當(dāng)中,中子需要被減慢速度,因為當(dāng)慢速中子轟擊鈾-235原子核時是更容易發(fā)生裂變的。輕水反應(yīng)堆使用普通水來減慢中子并進(jìn)行冷卻。當(dāng)水的溫度升高到一定程度時,它便達(dá)到了工作溫度,此時它的密度會降低,因此沒被它吸收的少量中子會被減得足夠慢,然后去引發(fā)新的裂變。負(fù)反饋將裂變速度保持在一定水平。

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