核能和核電基本知識(shí)

2.核能和核電基本知識(shí)2.1核電發(fā)電基本原理每一次核裂變產(chǎn)生2.43個(gè)中子，釋放出的裂變能約為200MeV1gU-235完全裂變時(shí)可產(chǎn)生7.95×1010J能量，相當(dāng)于7.8t優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)發(fā)出的熱量。U-235核裂變釋放的能量：能量形式能量（Mev）裂變碎片的動(dòng)能168裂變中子的動(dòng)能5瞬發(fā)的γ射線7裂變產(chǎn)物放出的緩慢γ射線7裂變產(chǎn)物放出的緩慢β射線8可利用的能量195不可利用的中微子能量12裂變釋放的總能量2071MW·d消耗的核燃料U-2351.23g1.05g發(fā)生裂變Pu-2391.45g1.07g發(fā)生裂變U-2331.13g1.04g發(fā)生裂變1MW·d耗U-235計(jì)算一次裂變產(chǎn)生200MeV能量200MeV=200MeV×1.602×10-19J∕ev=3.024MJ1MW·d=86400MJ的能量1MW·d的能量需：

86400/3.024×10-17=2.7×1021次裂變故消耗由于一部分U-235消耗于輻射俘獲，實(shí)際消耗

1.05×1.169=1.23gU-235U-235核裂變過程中放出的中子，99﹪以上都是在10-14s的裂變瞬間釋放出來的，叫瞬發(fā)中子，其能量0.05∽10Mev范圍，平均能量為2Mev，相當(dāng)于20000km∕s的速度，另有0.65﹪中子是隨裂變碎片逐步衰變而放射出來的，裂變瞬間后將持續(xù)幾分鐘之久，叫緩沖中子，能量250∽560kev核電站用U-235，第一運(yùn)行周期裝料富集運(yùn)行周期初﹪運(yùn)行周期末﹪內(nèi)區(qū)中區(qū)外區(qū)內(nèi)區(qū)中區(qū)外區(qū)235U1.62.63.10.71.31.9238U98.497.696.398.898.297.6239Pu0000.50.50.52.2核能原理

核能俗稱原子能，它是原子核中的核子重新分配時(shí)釋放出來的能量?？梢源笠?guī)模應(yīng)用的核能分為兩類：一類是裂變能；另一類是聚變能。核電站所用的核燃料中的有效成分是U-235，如果讓1千克的U-235的原子核全部裂變，則它可以釋放初相當(dāng)于270萬千克的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所放出的能量。原子和原子核核裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和臨界核裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和臨界核裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和臨界中子的慢化與吸收2.3核反應(yīng)堆世界上第一座反應(yīng)堆核電站的構(gòu)造反應(yīng)堆類型反應(yīng)堆是以鈾（钚或鈾钚混合物）作核燃料實(shí)現(xiàn)核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。反應(yīng)堆的種類可按用途、中子能量、結(jié)構(gòu)、慢化劑、冷卻劑、核燃料等進(jìn)行分類。反應(yīng)堆的基本結(jié)構(gòu)主要由堆心、反射層、控制棒、堆容器和屏蔽層構(gòu)成。目前，達(dá)到商用規(guī)模的核電站反應(yīng)堆型有壓水堆、重水堆、石墨氣冷堆、沸水堆和快中子堆。2.4核電站

核電站是用鈾、钚等作燃料，將它在裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電站。核電站主要以反應(yīng)堆的種類相區(qū)別，有壓水堆核電站、沸水堆核電站、重水堆核電站、石墨水冷堆核電站、石墨氣冷堆核電站、高溫氣冷堆核電站和快中子增殖堆核電站等。核電站由核島（主要是核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)）、常規(guī)島（主要是汽輪發(fā)電機(jī)組）和電站配套設(shè)施三大部分組成。核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)產(chǎn)生的裂變能，主要以熱能的形式出現(xiàn)。它經(jīng)過冷卻劑的載帶和裝換，最終用蒸汽或氣體驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。核電站所帶有強(qiáng)放射性的關(guān)鍵設(shè)備都安裝在反應(yīng)堆安全殼產(chǎn)房內(nèi)，以便在失水事故或其他嚴(yán)重事故下限制放射性物質(zhì)外逸。為了保證堆心核燃料在任何情況下得到冷卻而免于燒毀融化，核電站設(shè)置有多項(xiàng)安全系統(tǒng)?；痣姲l(fā)電：化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能。核電發(fā)電：裂變能→熱能→機(jī)械能→電能。核電站是怎樣運(yùn)行的？世界上第一座核電站

1954年在庫爾恰托夫的主持下，蘇聯(lián)建立了世界上第一座核電站——奧布寧斯克核電站。從此，核電站便在世界各地蓬勃發(fā)展起來。核電站的主要類型核電站是一種利用原子核內(nèi)蘊(yùn)藏的能量，大規(guī)模生產(chǎn)電力的新型發(fā)電站。世界上核電站的類型很多，達(dá)到商用規(guī)模的有壓水堆、沸水堆、重水堆、快堆等。目前核電站的主要堆型是前三種。壓水堆是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最成熟、最成果的動(dòng)力堆堆型。壓水堆核電站壓水堆核電站工作原理：高壓的一回路水在反應(yīng)堆內(nèi)被核能加熱，溫度升高。它在蒸汽發(fā)生器內(nèi)將二回路水加熱，生成蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。核電站與火電站的主要區(qū)別是核電站用反應(yīng)堆代替了火電站的鍋爐。沸水堆核電站以沸水堆為熱源的核電站。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動(dòng)力堆。沸水堆和壓水堆同屬輕水堆，都具有結(jié)構(gòu)緊湊、建造費(fèi)用低和負(fù)載跟隨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。他們都需要用低富集鈾作燃料。沸水堆核電站系統(tǒng)有：主系統(tǒng)（包括反應(yīng)堆）；蒸汽-給水系統(tǒng)；反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。沸水堆核電站的工作原理是核燃料棒子反應(yīng)堆堆心發(fā)生可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生大量熱量；這些熱量傳遞給反應(yīng)堆容器內(nèi)的水，這些水被加熱后產(chǎn)生蒸汽，直接推動(dòng)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。這個(gè)回路里的水，在反應(yīng)堆運(yùn)轉(zhuǎn)后是沸騰的，蒸汽通過渦輪發(fā)電機(jī)后需要進(jìn)入一個(gè)冷凝器，冷凝器引入海水進(jìn)行冷卻。與壓水堆相比，屬于單循環(huán)反應(yīng)堆，沸水產(chǎn)生的蒸汽用來直接推動(dòng)汽輪機(jī)，不像壓水堆那樣有蒸汽發(fā)生器隔離。萬一發(fā)生故障，蒸汽里就帶有放射性物質(zhì)，設(shè)計(jì)上的安全性較弱。重水堆核電站以重水為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆，可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可以用輕水或重水作冷卻劑，重水堆分為壓力管式和壓力容器式兩類?？熘凶佣押穗娬居煽熘凶右鸬逆?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)所釋放出來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核電站?？熘凶佣言谶\(yùn)行中既消耗易裂變材料，又產(chǎn)生可多于所耗，能實(shí)現(xiàn)核易裂變材料的增殖。目前，世界上已商業(yè)運(yùn)行的核電站