核反应堆是一个装置,产生的热通过分解释放的能量控制某些元素的原子。核电站的热量产生蒸汽,驱动汽轮发电机发电。本文描述了一个核反应堆的主要成分,其操作的基础知识。
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在过去的70年里,已经开发了几种不同类型的反应堆发电。核能发电背后的原则是大多数反应堆类型非常相似。释放的能量从反应堆燃料的连续控制的裂变反应转化为热量通过气体或液体冷却剂,用于产生蒸汽。类似于大多数化石燃料发电厂,蒸汽驱动涡轮机和发电机发电。
外壳结构
反应堆周围的结构及其辅助组件(如蒸汽发生器和泵)是旨在保护反应堆从外部入侵,防止放射性物质的释放在发生事故。亚博网站下载容器通常是由高强度钢筋混凝土和钢铁和旨在抵御极端条件下,如冷却剂损失或释放压力。新反应堆的设计同样功能核心融毁本地化设备在反应堆压力容器包含任何融化的核心材料在发生重大事故。
核反应堆的燃料
一个核反应堆的燃料由氧化铀(UO2)颗粒组装成燃料棒。天然铀由0.7%的铀235和99.2%的铀238。在大多数商业发电反应堆,燃料丰富的铀235(约3.5 - -5.0%整体内容),这是一种同位素,可以很容易地维持一个裂变链式反应。一些核反应堆(取决于主持人)使用天然铀作为燃料。在大型gigawatt-class反应堆,可能有几百与成千上万的小球燃料棒。燃料棒排列在反应堆的核心模式,最大化之间的热量交换燃料和冷却剂。
主持人材料亚博网站下载
在一个核反应堆,碰撞中子启动铀原子核的裂变反应。碰撞释放二次粒子和高能中子,因此维持核连锁反应。yabo214
中子从铀235动能的几兆电子伏(所谓的快速中子)。反应堆内部的传播,他们与其他原子发生碰撞和散射,从而失去能量和成为热能中子能量的几兆电子伏。中子的能量决定了他们如何与原子相互作用的核燃料。主持人材料在反应堆堆芯中子减慢了释放裂变反应,这样他们就可以与更多的原子相撞并维持链式反应。在大多数商业反应堆,主持人是水,也作为冷却剂或石墨。在某些情况下,重水(氧化氘)作为主持人/冷却剂。
连锁反应控制
控制棒作为监管机构反应的反应堆。吸收中子的材料制成,如镉、铪、或硼,可以插入或退出了核心控制链式反应速亚博网站下载率或完全停止反应。在一些反应堆设计,特别介绍了控制棒使稳定和高效反应器操作在较低功率。大部分反应堆设计功能二次反应控制系统,包括中子吸收剂,如硼酸、混合冷却剂。这样的中子吸收剂的浓度随着时间调整燃料耗尽。
冷却剂和传热系统
在大多数商业反应堆设计,一个强大的钢容器包含了反应堆堆芯和主持人/冷却剂。冷却流体(液体或气体),循环通过反应堆核心转移生成的热蒸汽发生器,产生蒸汽。在轻水反应堆,水作为主要冷却剂和慢化剂在同一时间。
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根据反应堆类型,通常,有二次冷却电路分离核心冷却剂(即放射性)的蒸汽发生电路。一次冷却剂特性(参见后面的一节)。主冷却剂电路通常由若干个独立的循环与专用泵冗余。水是最常见的冷却剂,虽然其他液体,如氦或熔融钠,也可以用。
主要类型的核反应堆
目前,应用最广泛的设计是压水反应堆。类型的反应堆最初的设计是核潜艇电厂。水,循环通过反应堆堆芯和主冷却/传热电路的压力150酒吧,加热到325°C和次级电路产生蒸汽。
少的沸水反应堆产生蒸汽反应堆堆芯内的主电路在相同的温度和压力。这两个反应堆类型采用水作为冷却剂和慢化剂。
加压重水反应堆使用天然铀氧化铀235(0.7%)作为燃料和重水作为主持人。这种类型的反应堆每公斤铀燃料产生更多的能量比轻水反应堆也产生更多的乏燃料单位输出能量。
快中子反应堆不需要主持人物质操作和利用快速中子可以发起一个裂变反应在钚同位素钚燃料的铀238出现在周围或燃料。这些反应堆能生产60倍的能量相同数量的铀材料相比,慢化反应堆。然而,他们是非常昂贵的。进一步发展这种类型的反应堆对下一个十年是一个关键的挑战,因为它可以产生更多的新鲜钚燃料比消费在其所谓的快中子增殖反应堆操作配置。
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引用和进一步阅读
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