核能发电heneng fadian

当原子核反应堆正常工作时，铀核裂变释放的巨大核能通过载热剂输送到外界。这些能量可以使水或其他适当的液体汽化，成为高压蒸汽，用这些蒸汽驱动蒸汽轮机，再带动发电机发电。这就是核能发电，俗称原子能发电。完成核能发电的全套装置叫原子能发电站，其中的原子核能反应堆俗称原子锅炉，因为它的作用和火力发电站里的锅炉相当。原子能发电站的原子锅炉多种多样，现以常见的高压轻水堆为例说明原子能发电站的简单原理。它利用普通水作慢化剂兼作载热剂。锅炉内的核燃料是利用加浓到含²³⁵U到(2～4)%的低浓缩铀制成的一根根铀棒，再把每二三百根这样的铀棒，按一定的物理要求组成一组组件，这样几十或者100多组的组件组合成结构极其精密的反应堆的活性区。在活性区下部通以二三百个左右大气压的大流量的普通水，它们高速地从组件中燃料棒的间隙通过，带走裂变释放的热能。为防止反应堆中强烈的放射性物质带到蒸汽轮机系统中去，通常采用两循环系统：第一循环系统是载热剂经过锅炉内部和蒸汽发生器（又称热交换器）的循环，在此循环中，载热剂流过原子锅炉内部时，吸收了核裂变释放的热能，使载热剂温度升高，高温的载热剂进入热交换器，把热能传给第二循环系统的冷水，温度降低，再经压缩器使其回到锅炉完成它的循环。第二循环系统是蒸汽经过热交换器和蒸汽轮机的循环。在此循环中，冷水获得第一循环载热剂传来的热能，温度升高、汽化，变成高温高压蒸汽，驱动蒸汽轮机，消耗掉热能，冷却下来，凝结成水再通过压缩机压回到热交换器，完成循环。在热交换器内，这两个循环系统分别通过各自流通的管道交换热量，不互相掺合。为确保核发电站在大功率、高效率的条件下运行安全。整个反应装置放在个非常坚固的、特制的高压大钢筒里。另外，在钢筒之外还设有安全保护的钢筋混凝土及一系列耐高温、高压的热力设备及电气设备。
核电站跟火力发电站比较具有以下几个优点：
❶燃料用量小，免去了繁重的运输任务。1千克²³5U完全裂变产生的能量若在一天内释放出来，相当于每天1 000兆瓦，如果这些核能有30%可以转化为电能，则有30万千瓦的功率，建造这样一个火力发电站每天将要消耗2 500吨煤，运输任务是非常繁重的。因此，核电站可以建在煤和石油等资源匮乏的地区和交通不便的山区。
❷成本低。由于核电站不像火力发电站那样需要氧气，所以只要有充足的水源，即使空气稀薄，交通不便的高原也可以建立，这样就大大降低了成本。
❸污染少。核电站不像火力发电站那样因烧煤和石油造成黑烟滚滚的大气污染，因而可以建在风光秀丽的大河边或海滨。
❹可以生产出新的裂变原料²³⁹Pu。一个功率为100万千瓦的核电站，每年可以从废铀棒中提出数公斤的²³⁹Pu。²³⁹Pu可用来制造原子弹和核电池。正是由于以上好处，再加上地球上埋藏的碳氢化合物燃料(煤、石油)等的危机日趋严重。从60年代起，世界上许多国家都在大力发展核能发电或核动力。截至1984年，世界上已建造281座核电站，总功率达1.8×10⁸千瓦，目前尚有总功率几亿千瓦的核电站正在建造中，估计在本世纪末，将有一半以上的电站是靠原子能来发电的。为适应我国现代化建设的需要，目前在广东、浙江、江苏、辽宁等省正在筹建或建造核发电站。

核能发电

原子核能转换成电能的过程。指原子核反应所产生的能量叫核能，它包括已经广泛应用于原子电站的核裂变能和正在开展研究的核聚变能（即可控热核能）。氢弹就是利用轻核的聚变反应造成的，太阳就是同轻核的聚变反应而放出大量能量。裂变反应的核能利用已经比较成熟。目前世界上所有运行和建造中的核能发电站都是利用这种反应。受控制核聚变反应的核能利用，至今仍是科学技术上一个未曾解决的问题，正在大力研究中，距离实际应用还为期较远，估计在下世纪初有可能加以利用。
近年来，核电站发展很快，全世界已有27个国家建立了总数达407座核电站，发电量已占世界总发电量的12%左右，预计到2000年，核电要占总发电量的23—30%。这充分说明，核能发电正蓬勃发展。
地球上核燃料资源储量究竟有多少？能用多长时间呢？现已探明，有经济开采价值的铀矿资源估计不超过400万吨，与地球上石油资源的能量差不多。目前用在原子能发电站中的核燃料是铀235，但它仅占天然铀的0.7%。如果按目前使用方式及消耗水平，大概只够用几十年。但是，现已成功地开辟了核燃料扩大再生产的可能途径。在核反应堆中的链式裂变反应，除了产生热能以外，还产生多余的中子。这些中子有一部分会与铀238产生反应，经过一系列放射性转化后，变为钚239。而钚239也是核燃料。此外，如把钍232放在反应堆中，给中子作用后，最终会变成铀233，而铀233也是核燃料。这样，就有可能扩大核燃料资源，因为自然界钍的储量要比铀多几十倍。
如果在反应堆中结合进行新的核燃料钚239或铀233的分裂和形成过程，就可以建成不仅基本上不需要消耗“燃料”，而且还能增加“燃料”的系统。这叫做增殖反应堆。在这种反应堆中，1公斤天然铀可以发出比用铀235的热中子普通反应堆多30—40倍的能量。如果能从天然铀中多获得30—40倍的能量，就不仅可使用价格低的铀或钍，而且还能使用较贵的铀或钍，从而可能开发分布在海水、贫铀矿、酸性岩石中的几百亿吨铀和更多的钍。这些核资源足够使用几千年。