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了解核电站工作原理时应知应会的几个知识点 一、几个基本概念 变反应和 变能： 子打入铀－235 的原于核以后，原子核会变得不稳定，并分 裂成两个较小质量的新原子核，这就是核的裂变反应，放出的能量叫裂变能。 中子 链式反应：铀－235 的原于核裂变产生巨大能量的同时，还会放出2～3 个中子和其 它射线。这些中子再打入别的铀－235 核，引起新的核裂变，新的裂变又产生新的中子 和裂变能，如此不断持续下去，就形成了链式反应。 热中子：利用原子核反应原理建造的反应堆需将裂变时释放出的中子减速后，再引 起新的核裂变，由于中子的运动速度与分子的热运动达到平衡状态，这种中子被称 热 中子。 热中子反应堆 （简称热堆）：堆内主要由热 子引起裂变的反应堆叫做热 子反应 堆。它是一种用慢化剂把快中子速度降低，使之成 热中子 （或称慢中子），再利用热 中子来进行链式反应的一种装置。由于热中子更容易引起铀－235 等裂变，这样用少量 裂变物质就可获得链式裂变反应。 热堆慢化剂：是一些含轻元素而又吸收中子少的物质，如重水、铍、石墨、水等。 热中子堆一般都是把燃料元件有规则地排列在慢化剂中，组成堆芯。链式反应就是在堆 芯 进行的。 热堆冷却剂：热堆必须用冷却剂把裂变能带出堆芯。冷却剂是吸收中子很少的物质， 最常用的热堆冷却剂是轻水（普通水）、重水、二氧化碳和氦气。 二、核电站发电原理 核电站的内部它通常由一回路系统和二回路系统组成。 反应堆是核电站的核心。反应堆工作时放出的热能，由一回路系统的冷却剂带出， 用以产生蒸汽。因此，整个一回路系统被称 核供汽系统”，它相当于火电厂的锅炉系 统。 了确保安全，整个一回路系统装在一个被称 安全壳的密闭厂房内，这样无论在 正常运行或发生事故时都不会影响安全。 由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统，与火电厂的汽轮发电机系统基本 相同。 三、核电站类型简介 自从核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆、重水堆和 石墨汽冷堆。它们相应地被用到三种不同的核电站中，形成了现代核发电的主体。 1、轻水堆电站 目前，热中子堆中的大多数是用轻水慢化和冷却的所谓轻水堆。轻水堆又分 压水 堆和沸水堆。 ⑴ 压水堆核电站 压水堆核电站的一回路系统与二回路系统完全隔开，它是一个密闭的循环系统。该 核电站的原理流程 ：主泵将高压冷却剂送入反应堆，一般冷却剂 持在 120～160 个 大气压。在高压情况下，冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化。冷却剂把核燃料放出 的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二 回路水，使水沸腾产生蒸汽；冷却剂流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆，这样来 回循环，不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽。从蒸汽发生器出来的高温高压 蒸汽，推动汽轮发电机组发电。做过功的废汽在冷凝器 凝结成水，再由凝结给水泵送 入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器。这就是二回路循环系统。 压水堆由压力容器和堆芯两部分组成。压力容器是一个密封的、又厚又重的、高达 数十米的圆筒形大钢壳，所用的钢材耐高温高压、耐腐蚀，用来推动汽轮机转动的高温 高压蒸汽就在这里产生的。在容器的顶部设置有控制棒驱动机 ，用以驱动控制棒在堆 芯内上下移动。 堆芯是反应堆的心脏，装在压力容器 间。它由燃料组件 成的。正如锅炉烧的煤 块一样，燃料芯块是核电站 原子锅炉”燃烧的基本单元。这种芯块是由二氧化铀烧结而 成的，含有2～4% 的铀－235 ，呈小圆柱形，直径 9.3mm 。把这种芯块装在两端密封 的锆合金包壳管中，成为一根长约4m 、直径约 10mm 的燃料元件棒。把200 多根燃料 棒按正方形排列，用定位格架固定，组成燃料组件。每个堆芯一般由121 个到193 个组 件组成。这样，一座压水堆所需燃料棒几万根，二氧化铀芯块1 千多万块堆芯。此外， 这种反应堆的堆芯还有控制棒和含硼的冷却水 （冷却剂）。控制棒用银铟镉材料制成， 外面套有不锈钢包壳，可以吸收反应堆中的中子，它的粗细与燃料棒差不多。把多根控 制棒组成棒束型，用来控制反应堆核反应的快慢。如果反应堆发生故障，立即把足够多 的控制棒插入堆芯，在很短时间内反应堆就会停止工作，这就 证了反应堆运行的安全。 ⑵ 沸水堆核电站 沸水堆核电站工作流程是：冷却剂 （水）从堆芯下部流进，在沿堆芯上升的过程中， 从燃料棒那里得到了热量，使冷却