核反应堆原理,

核反应堆原理,
核反应堆原理,

核反应堆原理,
核反应堆是核电站的心脏,它的工作原理是这样的： 原子由原子核与核外电子组成.原子核由质子与中子组成.当铀235的原子核受到外来中子轰击时,一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核,同时放出2—3个中子.这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核,引起新的裂变.如此持续进行就是裂变的链式反应.链式反应产生大量热能.用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁.导出的热量可以使水变成水蒸气,推动气轮机发电.由此可知,核反应堆最基本的组成是裂变原子核＋热载体.但是只有这两项是不能工作的.因为,高速中子会大量飞散,这就需要使中子减速增加与原子核碰撞的机会；核反应堆要依人的意愿决定工作状态,这就要有控制设施；铀及裂变产物都有强放射性,会对人造成伤害,因此必须有可靠的防护措施.综上所述,核反应堆的合理结构应该是：核燃料＋慢化剂＋热载体＋控制设施＋防护装置. 还需要说明的是,铀矿石不能直接做核燃料.铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序,制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作. 热堆的概念： 中子打入铀－235的原于核以后,原子核就变得不稳定,会分裂成两个较小质量的新原子核,这是核的裂变反应,放出的能量叫裂变能；产生巨大能量的同时,还会放出2～3个中子和其它射线. 这些中子再打入别的铀－235核,引起新的核裂变,新的裂变又产生新的中子和裂变能,如此不断持续下去,就形成了链式反应 利用原子核反应原理建造的反应堆需将裂变时释放出的中子减速后,再引起新的核裂变,由于中子的运动速度与分子的热运动达到平衡状态,这种中子被称为热中子.堆内主要由热中子引起裂变的反应堆叫做热中子反应堆（简称热堆）. 热中子反应堆,它是用慢化剂把快中子速度降低,使之成为热中子（或称慢中子）,再利用热中子来进行链式反应的一种装置.由于热中子更容易引起铀－235等裂变,这样,用少量裂变物质就可获得链式裂变反应.慢化剂是一些含轻元素而又吸收中子少的物质,如重水、铍、石墨、水等.热中子堆一般都是把燃料元件有规则地排列在慢化剂中,组成堆芯.链式反应就是在堆芯中进行的. 反应堆必须用冷却剂把裂变能带出堆芯.冷却剂也是吸收中子很少的物质.热中子堆最常用的冷却剂是轻水（普通水）、重水、二氧化碳和氦气. 核电站的内部它通常由一回路系统和二回路系统组成.反应堆是核电站的核心.反应堆工作时放出的热能,由一回路系统的冷却剂带出,用以产生蒸汽.因此,整个一回路系统被称为“核供汽系统”,它相当于火电厂的锅炉系统.为了确保安全,整个一回路系统装在一个被称为安全壳的密闭厂房内,这样,无论在正常运行或发生事故时都不会影响安全.由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统,与火电厂的汽轮发电机系统基本相同. 轻水堆――压水堆电站 自从核电站问世以来,在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆、重水堆和石墨汽冷堆.它们相应地被用到三种不同的核电站中,形成了现代核发电的主体. 目前,热中子堆中的大多数是用轻水慢化和冷却的所谓轻水堆.轻水堆又分为压水堆和沸水堆.压水堆核电站 压水堆核电站的一回路系统与二回路系统完全隔开,它是一个密闭的循环系统.该核电站的原理流程为：主泵将高压冷却剂送入反应堆,一般冷却剂保持在120～160个大气压.在高压情况下,冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化.冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆,并进入蒸汽发生器,通过数以千计的传热管,把热量传给管外的二回路水,使水沸腾产生蒸汽；冷却剂流经蒸汽发生器后,再由主泵送入反应堆,这样来回循环,不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽.从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽,推动汽轮发电机组发电.做过功的废汽在冷凝器中凝结成水,再由凝结给水泵送入加热器,重新加热后送回蒸汽发生器.这就是二回路循环系统. 压水堆由压力容器和堆芯两部分组成.压力容器是一个密 原理 封的、又厚又重的、高达数十米的圆筒形大钢壳,所用的钢材耐高温高压、耐腐蚀,用来推动汽轮机转动的高温高压蒸汽就在这里产生的.在容器的顶部设置有控制棒驱动机构,用以驱动控制棒在堆芯内上下移动. 堆芯是反应堆的心脏,装在压力容器中间.它是燃料组件构成的.正如锅炉烧的煤块一样,燃料芯块是核电站“原子锅炉”燃烧的基本单元.这种芯块是由二氧化铀烧结而成的,含有2～4%的铀－235,呈小圆柱形,直径为9.3毫米.把这种芯块装在两端密封的锆合金包壳管中,成为一根长约4米、直径约10毫米的燃料元件棒.把 200多根燃料棒按正方形排列,用定位格架固定,组成燃料组件.每个堆芯一般由121个到193个组件组成.这样,一座压水堆所需燃料棒几万根,二氧化铀芯块1千多万块堆芯.此外,这种反应堆的堆芯还有控制棒和含硼的冷却水（冷却剂）.控制棒用银铟镉材料制成,外面套有不锈钢包壳,可以吸收反应堆中的中子,它的粗细与燃料棒差不多.把多根控制棒组成棒束型,用来控制反应堆核反应的快慢.如果反应堆发生故障,立即把足够多的控制棒插入堆芯,在很短时间内反应堆就会停止工作,这就保证了反应堆运行的安全. 轻水堆 沸水堆电站 沸水堆核电站 沸水堆核电站工作流程是：冷却剂（水）从堆芯下部流进,在沿堆芯上升的过程中,从燃料棒那里得到了热量,使冷却剂变成了蒸汽和水的混合物,经过汽水分离器和蒸汽干燥器,将分离出的蒸汽来推动汽轮发电机组发电. 沸水堆是由压力容器及其中间的燃料元件、十字形控制棒和汽水分离器等组成.汽水分离器在堆芯的上部,它的作用是把蒸汽和水滴分开、防止水进入汽轮机,造成汽轮机叶片损坏.沸水堆所用的燃料和燃料组件与压水堆相同.沸腾水既作慢化剂又作冷却剂. 沸水堆与压水堆不同之处在于冷却水保持在较低的压力（约为70个大气压）下,水通过堆芯变成约285℃的蒸汽,并直接被引入汽轮机.所以,沸水堆只有一个回路,省去了容易发生泄漏的蒸汽发生器,因而显得很简单. 总之,轻水堆核电站的最大优点是结构和运行都比较简单,尺寸较小,造价也低
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