认识核电站带你完全认识核电站.docx

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1、认识核电站

2、带你完全认识核电站　　核电站(nuclearpowerplant)是利用核分裂(nuclearfission)或核融合(nuclearfusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。大亚湾核电站是中国大陆第一座商用核电站。　　　　一、核反应堆原理　　　　半个多世纪前，科学家们发现，用中子轰击铀原子核，会发生核裂变反应，出现质量亏损并释放出巨大的能量。根据爱因斯坦的相对论原理，物体的质量是其所包含能量的直接量度，原子核裂变反应所释放的能量为常规燃料的几百万倍。　　第二次世界大战期间，核能最早被用来

3、制造原子弹，显示出了它的巨大杀伤力。但是，核能对人类文明进步的巨大意义不是战争，而是解决人类日益紧迫的能源问题。如果把木炭、硝和硫磺混和，让它在瞬间发生氧化反应，就成了具有杀伤力的火药。把木炭放在火炉中缓慢燃烧，就成为人们日常生活使用的能量来源。同样，为了把核能作为生活的能源，必须解决如何控制核反应速率的问题。　　原子弹采用浓缩度达百分之九十的金属铀，一定数量的金属铀瞬间集合在一起就发生核爆炸。为了让核燃料像普通火炉那样缓和地发生反应，并向外界供应能量，人们设计和建造了核反应堆，对核反应进行人为的控制。核电

4、站中的锅炉，就是利用核反应堆提供的能量。　　在核反应堆里，不是采用有危险性的高浓缩铀，而是浓缩度只有百分之三甚至更低的铀。这些铀不是金属状态，而是氧化物或碳化物状态，从源头上防止了发生核爆炸的可能。为了使核反应按照人要求的速率可控制地进行，在反应堆的核燃料元件中间插入许多吸收中子的控制棒。通过调整控制棒的位置控制中子的数量，就可以控制核电站的功率大小。　　为了利用核反应产生的能量，采用水、氦气或液态钠这类冷却剂对核燃料棒进行冷却。被加热的冷却剂从核反应堆流出，进入蒸汽发生器中将热量传递给汽轮机回路的水，把这

5、些水加热成蒸汽推动汽轮发电机组发出电能。除了沸水反应堆核电站，汽轮机的蒸汽是没有放射性的，不会造成环境污染。　　　　二、核电站结构　　　一般来说，核电站的反应堆本体由堆芯、堆内构件、反应堆压力容器及控制棒系统组成。堆芯是实现可控制核裂变反应的区域，主要由核燃料组件、慢化剂、冷却剂、控制棒组件及中子源等组成。多数核电站的核燃料制成氧化物芯块装在金属包壳中，采用锆合金为包壳材料。除了快中子反应堆，核电站采用慢中子维持核反应，以提高中子引发裂变的几率，因此堆芯中还有使中子减速的慢化剂。堆芯的冷却剂将燃料棒冷却，并

6、把热量从堆芯中载出。控制棒由吸收中子的铪、硼、镉等材料制成。　　目前，世界上核电站常用的反应堆有压水堆(用加压普通水冷却和慢化)、重水堆(用重水冷却和慢化)、沸水堆(水在反应堆内加热成蒸汽后流出)、高温气冷反应堆(用氦气做冷却剂，石墨做慢化剂)和钠冷快中子反应堆(用液态钠做冷却剂，不用慢化剂)。　　为了发出电力，除了沸水堆核电站，在反应堆冷却回路(一回路)之外，一般还有单独的水、汽回路(二回路)及其他各种辅助回路。快中子堆核电站在一回路和水汽回路之间还有中间钠回路，以防止放射性钠跟水发生反应。　　二回路的高

7、压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。它的冷凝水由海水或冷却塔的冷水进行冷却，因此核电站的放射性水与外界是隔绝的，不会对环境造成污染。　　　　三、核电站安全　　　　为了防止核电站发生事故，在反应堆的设计中对可能发生的事故都作了详尽的分析并设置有相应的安全措施。对于目前世界上采用最多的压水堆核电站(我国的核电站基本上都采用这种堆型)，主要采取以下措施和设备保证安全：　　(一)控制反应堆的反应速率，在发生事故时能够紧急停堆。这类措施包括精心设计的控制棒系统，注射吸收中子的含硼水。在核设计上采用负的温度系数，即反应堆温度

8、升高时反应速率会自动减小。　　(二)采用多回路冷却系统，保证反应堆有足够的传热能力。同时，配备多套的向反应堆注水系统，使反应堆在各种事故中仍然保持有一定的传热能力。　　(三)采用多种办法防止事故扩大，防止放射性物质向外扩散。为此在核电站中设置了三道防护屏障：　　1.核燃料包壳，防止二氧化铀和水接触将裂变产物释放到一回路水中。　　2.反应堆压力壳和一回路管道，把放射性的水限制在压力边界内。设计压力壳所采用的安全系数，是各类压力容器中最高的。　　3.厂房安全壳，是内层带钢壳的预应力混凝土结构。壳的外面可承受飞机

9、撞击，内部可以承受堆芯的水全部蒸发成蒸汽所产生的压力。安全壳的强度，应保证在核事故和所在地的最大可能地震同时发生时，能够把产生的放射性物质封闭起来。　　(四)为了把发生事故的几率减到最小，凡是与核安全相关的重要设备、电源、动力机械(如泵)都采用两套或三套，或采用多套设备并行的方式。　　除了上述正常运行工况下采用的措施外，核电站的设计还考虑了因为设备失灵、操作失误及其他外来原因导致事故发生的可能，并采取了相应的措施