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揭开核电的神秘面纱:核电站的发点原理解析?

2015-06-03 | 人围观 | 评论:暂无评论

 

  作为一名核电站运行,我来回答吧。先说简单答案,核电站原理其中的一步是“烧水”。下面详细回答,普及一下核电站的原理吧。希望有耐心读完。

  烧水本质上是能量转化,其他能量转化成了水的热能。而核电站“烧水”用的是核能,在反应堆里进行,这一步比火电站用锅炉“烧水”复杂很多,因为涉及到核裂变反应。

  众所周知,火力发电厂利用煤、石油或天然气发电,水力发电站利用水力发电,而核电站则是利用原子核的裂变能发电。目前世界上的核电站60%以上都是压水堆核电站,其主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及有关系统设备组成。 其工作原理流程如图1.1所示。

 

 

  在核电站中,反应堆的作用是进行核裂变,将核能转化为水的热能。水作为冷却剂在反应堆中吸收核裂变产生的热能,成为高温高压的水(注:这就是 “烧水”,只是用核反应的能量在反应堆里烧水,这一步比火电站用锅炉“烧水”复杂很多)。 然后沿管道进入蒸汽发生器的U型管内,将热量传给U型管外侧的汽轮机工质(水),使其变为饱和蒸汽。

  被冷却后的冷却剂再由主泵打回到反应堆内重新加热,如此循环往复,形成一个封闭的吸热和放热的循环过程,这个循环回路称为一回路 ,也称核蒸汽供应系统。一回路的压力由稳压器控制。由于一回路的主要设备是核反应堆,通常把一回路及其辅助系统和厂房统称为核岛 (NI)。

  汽轮机工质(水)在蒸汽发生器中被加热成蒸汽后进入汽轮机膨胀作功,将蒸汽焓降放出的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能 。汽轮机转子与发电机转子两轴刚性相连,因此汽轮机直接带动发电机发电,把机械能转换为电能。

  作完功后的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器,由循环冷却水(如海水)进行冷却,凝结成水,然后由凝结水泵送入加热器预加热,再由给水泵将其输入蒸汽发 生器,从而完成了汽轮机工质的封闭循环,我们称此回路为二回路 。二回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路大致相同,故把它及其辅助系统和厂房统称为常规岛 (CI)。

  综上所述,压水堆核电站将核能转变为电能是分四步,如图1.2所示,在四个主要设备中实现的:

 

 

  (1)反应堆——将核能转变为水的热能;(注:“烧水”)

  (2)蒸汽发生器——将一回路高温高压水中的热量传递给二回路的水,使其变成饱和蒸汽;

  (3)汽轮机——将饱和蒸汽的热能转变为汽轮机转子高速旋转的机械能;

  (4)发电机——将汽轮机传来的机械能转变为电能。

  即,核能发电包括核能→热能→机械能→电能的能量转换全过程。 其中后两种能量转换过程与常规火力发电厂内的工艺过程基本相同,只是在设备的技术参数上略有不同。核反应堆从功能上相当于火电厂的锅炉系统(火电站用锅炉 “烧水”)。 但由于它是强放射源,流经反应堆的冷却剂带有一定的放射性,一般不宜直接送入汽轮机,所以压水堆核电站比普通电厂多了一套动力回路。

  扩展:

  目前的水电站,风电站,火电站,核电站等最后都是把机械能→电能。但前面步骤的能量转化是不同的。

  水电是水的势能→水轮机的机械能→带动发电机产生电能。

  风电是风的动能→风车的机械能→带动发电机产生电能。

  火电是燃料的化学能→水的热能→汽轮机的机械能→带动发电机产生电能。

  核电是核反应的能量→水的热能→汽轮机的机械能→带动发电机产生电能。

  其中,核电站和火电站前面的步骤简单说都是“烧水”,只是原料不同而已啦。一个是核燃料,一个是煤等化石燃料。但由于涉及核裂变反应,导致核电站比火电站复杂。

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标签:核电  核聚变  核裂变

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