机械与动力工程前沿作业

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1、机械与动力工程前沿作业（一）林雨辰F1402005班5140209117一、简述核能发电的基本原理1.链式裂变反应。用中子去轰击铀-235原子核时，可使铀原子核破裂成2个新的原子核，并放出2~3个新的中子，而新中子再去轰击周围的铀-235原子核，会产生新的裂变和新的中子。这样，铀-235原子核可在极短时间内发生链式裂变反应。2.质能可转化。爱因斯坦提出的相对论指出，质量和能量可以相互转化，质量消失，会产生能量。根据爱因斯坦的质量能量关系式，1个铀-235核受1个中子轰击，分裂成2块碎片X1和X2，并放出2~3个中子（平均2.5个），释放出约

2、200兆电子伏能量，极小的质量转化成了极大的能量。3.可用慢化剂减慢中子。铀-235裂变反应放出的中子速度可达到20000km/s，这样快速的中子很难打中小小的铀核实现裂变反应的，必须把它的速度减慢下来，动能减到小于1电子伏，成为慢中子（或热中子），才能有效打中铀核，发生新的裂变反应。现在人们已经找到了许多优良的慢化剂，如轻水（普通水）、重水、石墨、铍等。它们吸收中子或吸收中子很少，并且可以有效地使中子减速。4.用控制棒控制核裂变反应快慢。控制棒有很强的吸收中子的能力，它是用镉、硼、铪等材料做成的。提起控制棒，中子数增加，反应堆功率就上升；

3、插入控制棒，中子数下降，反应堆功率就下降，甚至反应堆的裂变反应会停下来。1.核能的转化。原子核反应堆内产生的核能使堆芯发热温度升高，高温高压的冷却水在主循环泵驱动下，流进反应堆堆芯，将堆芯中的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器再把热量传递给二回路循环系统中的给水，把给水加热成高压蒸汽，放热后的冷却水重新流回堆芯。这样不断地循环往复，构成一个密闭的循环回路。一回路循环系统一般有2~4条并联的密闭环路，每条环路由1台主循环泵和1台蒸汽发生器与相应管道连接而成。为了确保安全，将整个一回路循环系统的主要设备集中安装在1座立式圆柱状球形顶盖密封建筑物（通

4、常称为核电站安全壳）里。它是采用预应力混凝土内衬钢板的大型建筑结构，能承受一定压力，可以防止放射性物质穿透和向外扩散。二回路循环系统由汽轮机、发电机、冷凝器（即凝汽器）、二回路循环泵等设备组成。二回路中蒸汽发生器的给水吸收了一回路传来的热量，变成高压蒸汽，然后推动汽轮机，带动发电机发电。作功后的废气在冷凝器内冷却而凝结成水，再由给水泵送入加热器加热后重新返回蒸汽发生器，再变成高压蒸汽推动汽轮发电机作功发电，这样构成了第二个密闭循环回路。二回路系统设备均安装在汽轮发电机组厂房内，一回路和二回路通过主蒸汽管道与蒸汽发生器连接。核电站的二回路系统

5、和普通火电站的动力回路相似，蒸汽发生器和一回路系统相当于火电站的锅炉。由于反应堆一回路系统往往带有一定剂量的放射性，因此，从反应堆出来的冷却剂一般不宜直接送入汽轮机，否则将会使常规机组操作维修复杂，所以核电站一般比火电站要多一套动力回路。一、与其他能源相比，核能主要有哪些特征（优缺点）优点：1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核

6、能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。4.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。5.世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。6.每一磅铀的成本，约为20美元，换算成1千瓦发电经费是0．001美元左右，这和传统发电成本比较，便宜许多。缺点：1.链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。2.裂变

7、反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。3.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。4.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。7.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。一、调研中国核电发展现状和发展前景自从我国首座自主设计建造的秦山核电站于1991年12月15日实现首次并网发电以来，截至2014年5月

8、，我国大陆已建成并运行19台核电机组和一座实验快堆，装机容量1704万千瓦，在建的核电机组29台，装机容量3188万千瓦。近年来，核电发展也出现了一些新的局面，尤其是福岛事故后，