核電站是怎樣發(fā)電的呢?簡而言之,它是以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐,以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量,來加熱水使之變成蒸汽。蒸汽通過管路進(jìn)入汽輪機(jī),推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。一般說來,核電站的汽輪發(fā)電機(jī)及電器設(shè)備與普通火電站大同小異,其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。
??? 核電站除了關(guān)鍵設(shè)備--核反應(yīng)堆外,還有許多與之配合的重要設(shè)備。以壓水堆核電站為例,它們是主泵,穩(wěn)壓器,蒸汽發(fā)生器,安全殼,汽輪發(fā)電機(jī)和危急冷卻系統(tǒng)等。它們在核電站中有各自的特殊功能。
??? 主泵 如果把反應(yīng)堆中的冷卻劑比做人體血液的話,那主泵則是心臟。它的功用是把冷卻劑送進(jìn)堆內(nèi),然后流過蒸汽發(fā)生器,以保證裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及時傳遞出來。
??? 穩(wěn)壓器 又稱壓力平衡器,是用來控制反應(yīng)堆系統(tǒng)壓力變化的設(shè)備。在正常運(yùn)行時,起保持壓力的作用;在發(fā)生事故時,提供超壓保護(hù)。穩(wěn)壓器里設(shè)有加熱器和噴淋系統(tǒng),當(dāng)反應(yīng)堆里壓力過高時,噴灑冷水降壓;當(dāng)堆內(nèi)壓力太低時,加熱器自動通電加熱使水蒸發(fā)以增加壓力。
??? 蒸汽發(fā)生器 它的作用是把通過反應(yīng)堆的冷卻劑的熱量傳給二次回路水,并使之變成蒸汽,再通入汽輪發(fā)電機(jī)的汽缸作功。
??? 安全殼 用來控制和限制放射性物質(zhì)從反應(yīng)堆擴(kuò)散出去,以保護(hù)公眾免遭放射性物質(zhì)的傷害。萬一發(fā)生罕見的反應(yīng)堆一回路水外逸的失水事故時,安全殼是防止裂變產(chǎn)物釋放到周圍的最后一道屏障。安全殼一般是內(nèi)襯鋼板的預(yù)應(yīng)力混凝土厚壁容器。
??? 汽輪機(jī) 核電站用的汽輪發(fā)電機(jī)在構(gòu)造上與常規(guī)火電站用的大同小異,所不同的是由于蒸汽壓力和溫度都較低,所以同等功率機(jī)組的汽輪機(jī)體積比常規(guī)火電站的大。
??? 危急冷卻系統(tǒng) 為了應(yīng)付核電站一回路主管道破裂的極端失水事故的發(fā)生,近代核電站都設(shè)有危急冷卻系統(tǒng)。它是由注射系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)組成。一旦接到極端失水事故的信號后,安全注射系統(tǒng)向反應(yīng)堆內(nèi)注射高壓含硼水,噴淋系統(tǒng)向安全殼噴水和化學(xué)藥劑。便可緩解事故后果,限制事故蔓延。
??? 注:
??? 核裂變是一個原子核分裂成幾個原子核的變化。只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾(yóu)、釷(tǔ)等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個中子以后會分裂成兩個或更多個質(zhì)量較小的原子核,同時放出二個到三個中子和很大的能量,又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變……,使過程持續(xù)進(jìn)行下去,這種過程稱作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原子核在發(fā)生核裂變時,釋放出巨大的能量稱為原子核能,俗稱原子能。1克鈾-235完全發(fā)生核裂變后放出的能量相當(dāng)于燃燒2.5噸煤所產(chǎn)生的能量。
??? 30、什么是核電站
???? 核電站就是利用一座或若干座動力反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備,鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。目前世界上核電站常用的反應(yīng)堆有壓水堆、沸水堆、重水堆和改進(jìn)型氣冷堆以及快堆等。但用的最廣泛的是壓水反應(yīng)堆。壓水反應(yīng)堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑,它是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型。
??? 31、 核電站工作原理
??????? 核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能,再用處于高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn),電就源源不斷地產(chǎn)生出來,并通過電網(wǎng)送到四面八方。
??? 32、壓水堆核電站
????? 以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規(guī)島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體,一回路系統(tǒng),以及為支持一回路系統(tǒng)正常運(yùn)行和保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機(jī)組及二回等系統(tǒng),其形式與常規(guī)火電廠類似。
??? 33、沸水堆核電站
????? 以沸水堆為熱源的核電站。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆,都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費(fèi)用低和負(fù)荷跟隨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。它們都需使用低富集鈾作燃料。
??? 沸水堆核電站系統(tǒng)有:主系統(tǒng)(包括反應(yīng)堆);蒸汽給水系統(tǒng);反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。
??? 34、 重水堆核電站?
?????? 以重水堆為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆,可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑,重水堆分壓力容器式和壓力管式兩類。 重水堆核電站是發(fā)展較早的核電站,有各種類別,但已實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模推廣的只有加拿大發(fā)展起來的坎杜型壓力管式重水堆核電站。