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核發電原理

發布時間: 2021-12-01 14:34:41

1. 核電發電的原理是什麼

核電站是利用原子核裂變反應釋放出能量,經能量轉化而發電的。

核能發電的能量來自核反應堆中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、鈈-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片,同時放出中子和大量能量的過程。

反應中,可裂變物的原子核吸收一個中子後發生裂變並放出兩三個中子。若這些中子除 去消耗,至少有一個中子能引起另一個原子核裂變,使裂變自持地進行,則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現鏈式反應是核能發電的前提。

優勢

世界上有比較豐富的核資源,核燃料有鈾、釷氘、鋰、硼等等,世界上鈾的儲量約為417萬噸。地球上可供開發的核燃料資源,可提供的能量是礦石燃料的十多萬倍。核能應用作為緩和世界能源危機的一種經濟有效的措施有許多的優點:

其一核燃料具有許多優點,如體積小而能量大,核能比化學能大幾百萬倍;1000克鈾釋放的能量相當於2400噸標准煤釋放的能量;一座100萬千瓦的大型燒煤電站,每年需原煤300~400萬噸,運這些煤需要2760列火車,相當於每天8列火車,還要運走4000萬噸灰渣。

其二是污染少。火電站不斷地向大氣里排放二氧化硫和氧化氮等有害物質,同時煤里的少量鈾、鈦和鐳等放射性物質,也會隨著煙塵飄落到火電站的周圍,污染環境。而核電站設置了層層屏障,基本上不排放污染環境的物質,就是放射性污染也比燒煤電站少得多。

其三是安全性強。從第一座核電站建成以來,全世界投入運行的核電站達400多座,30多年來基本上是安全正常的。雖然有1979年美國三里島壓水堆核電站事故和1986年蘇聯切爾諾貝利石墨沸水堆核電站事故,但這兩次事故都是由於人為因素造成的。隨著壓水堆的進一步改進,核電站有可能會變得更加安全。

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實施縱深設防原則

即在設計時就分三個層次進行安全設防:

第一,通過設計逾度、質量管理、運行人員培訓等措施提高可靠性,盡量減少事故。

第二,設置安全系統,一旦事故發生,防止堆心損壞。

第三,在發生概率極低的堆心損壞事故後,安全系統將盡量限制放射性物質向環境釋放。

設計基準事故(DBA)

用於設計核電站工程安全設施的一些假設事故。不同類型的核電站其DBA不同。輕水堆的DBA包括:冷卻劑喪失事故、彈棒事故、蒸汽管破裂事故等。它們中後果最嚴重的是失水事故。在壓水堆中假設為主管道的雙端斷裂,也稱為最大可信事故。

2. 核發電站的工作原理是什麼

發電部分原理沒有區別的,一般都是鍋爐產生高壓蒸汽,用蒸汽帶動汽輪機發電。
樓主應該是問產能原理吧。核電站主要的原料為鈾235,天然鈾中主要由三種成分組成,其中能夠產生核能的鈾235隻占其中的0.72%,所以要經過提純才能使用。鈾的裂變過程如下:
用高速中子轟擊鈾的原子核,核俘獲一個中子之後,核內會立刻騷動不安,由球形變成橢圓形,又由橢圓形變成啞鈴形,最後它像一顆大水珠分裂成兩粒小水珠那樣,一個核分裂成兩個核,同時釋放出大量的能量,奇妙的是,那個鈾核在分裂成兩個別的原子核的時候,又放出2至3個中子,這兩三個中子飛射出去,分別擊中別的兩三個鈾核,使這兩三個鈾核又發生裂變而放出大量能量……原子核這種連續的分裂現象,叫做鏈式反應。鈾裂變的發現找到了盤旋原子能的途徑,就是可以通過鏈式反應,不斷供給核分裂所需要的大量中子。原子彈就是根據重核鏈式反應的原理做成的。
由於核電站的反應堆需要能夠控制產能速度所以反應堆中都加裝有吸收中子的控制棒,以達到加快或停止反應堆工作的目的。

3. 核電站工作原理

核電站是利用原子核裂變反應釋放出能量,經能量轉化而發電的。

首先在壓水堆內,由核燃料235u原子核自持鏈式裂變反應產生大量熱量,冷卻劑將反應堆中的熱量帶入蒸汽發生器,並將熱量傳給其工作介質水,然後主循環泵把冷卻劑輸送回反應堆,循環使用,由此組成一個迴路,稱為第一迴路。

這一過程也就是核裂變能轉換為熱能的能量轉換過程。蒸汽發生器U型管外二次側的工作介質受熱蒸發形成蒸汽,蒸汽進入汽輪機內膨脹做功,將蒸汽焓降放出的熱能轉換成汽輪機的轉子轉動的機械能,這一過程稱為熱能轉換為機械能的能量轉換過程。


(3)核發電原理擴展閱讀

核電站的類型:

(1)氣冷堆型核電站,反應堆採用天然鈾作燃料,用石墨作慢化劑,用二氧化碳或氦作冷卻劑。此種反應堆由於一次裝入燃料多,因此體積大,造價高。英國和法國曾採用此種堆型。

(2)改進型氣冷堆型核電站,反應堆所用慢化劑和冷卻劑與上述氣冷堆型相同,只是燃料採用2.5%~3%的低濃縮鈾,美國、德國曾採用此種堆型。

(3)輕水堆型核電站,反應堆採用2%~3%低濃縮鈾作燃料,用水作慢化劑和冷卻劑。此種反應堆的體積小,造價低,技術也較容易掌握,世界上85%以上的核電站均採用此種堆型,我國全部採用此種堆型。

4. 核反應堆發電的原理究竟是什麼

核反應堆 ,又稱為原子能反應堆或反應堆,是能維持可控自持鏈式核裂變反應,以實現核能利用的裝置。核反應堆通過合理布置核燃料,使得在無需補加中子源的條件下能在其中發生自持鏈式核裂變過程。嚴格來說,反應堆這一術語應覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆,但一般情況下僅指裂變堆。

還需要說明的是,鈾礦石不能直接做核燃料。鈾礦石要經過精選、碾碎、酸浸、濃縮等程序,製成有一定鈾含量、一定幾何形狀的鈾棒或者球狀燃料才能參與反應堆工作。

5. 核電站是如何發電的有哪些科學原理

外行人看著很多發電方式其實沒多少區別,發電基本思路都是一樣的也就是能量的轉換,但是你問從事電力行業的人 風電 光伏 熱電 火電 核電 都是有區別的,區別在於能量轉換的過程各不相同,另外核電和光伏,光熱,風電都是能節能減排的新能源發電對環境基本無污染,零排放。除此以外,核電對於設備的要求條件會很高,因為發生事故產生的影響會很大。


目前人類的核電站都是核裂變的,可控核聚變技術走向成熟乃至商用還有很長的路要走,目前的說法是,實現核聚變發電總是在100年之後。人類現有能源還沒有到捉襟見肘的地步減緩了核聚變技術的推進發展。目前所有商用核電站都是利用核裂變。以壓水堆為例,鈾裂變釋放的能量,以熱能形式傳遞給水,水受熱變為蒸氣,來推動汽輪機,從而發電。目前聚變還沒有商用,因為它的巨大能量和廣闊前景,全世界都在積極研究,國際合作組織ITER就是例子。

6. 請問核發電的主要原理是什麼

世界上一切物質都是由原子構成的,原子又是由原子核和
它周圍的電子構成的。輕原子核的融合和重原子核的分裂
都能入出能量,分別稱為核聚變能和核裂變能,簡稱核能。
本書內提到的核能是指核裂變能。
前面提到核電廠的燃料是鈾。鈾是一種重金屬元素,天然
鈾由三種同位素組成:
鈾-235
含量0.71%
鈾-238
含量99.28%
鈾-234
含量0.0058%
鈾-235是自然界存在的易於發生裂變的唯一核素。
當一個中子轟擊鈾-235原子核時,這個原子核能分裂成兩個較輕的原子核,同時產生2到3個中子和射線,並放出能量。如果新產生的中子又打中另一個鈾-235原子核,能引起新的裂變。在鏈式反應中,能量會源源不斷地釋放出來。
鈾-235裂變放出多少能量呢?請記住一個數字,

1千克鈾-235全部裂變放出的能量相當於2700噸標准煤燃燒放出的能量。

7. 核能發電的原理

核能發電是指將核能轉變為電能的發電方式,核能發電的核心裝置是核反應堆,通過裂變的中子能量「燃燒」而產生熱能,將水加熱。加熱後的水蒸氣推動發電機旋轉,從而產生電力。核能發電目前占據世界發電總量的約6%,比例仍在持續增加中。


核能發電的優點是:

  1. 發電速度快。核反應堆可以在很短的時間內迅速產生能量。

  2. 環境污染低。核能發電不產生碳排放,不會造成溫室效應。如果核廢料處理妥當,也不會產生環境污染。

  3. 原材料可以運輸,而且不受時間、地點、天氣和自然環境的限制。

  4. 發電的核原料需求量少。一座發電功率為100萬千瓦時的核電站,其一年所需核原料僅為10——15噸;而同等功率的火力發電站,一年則需要消耗上百萬噸的煤炭。

核能發電的缺點是:

  1. 建造成本高。核電站為了防止核泄漏,其安全防護要做到最高級別,因此增加了建設的成本。

  2. 技術難度大。核電站的發電運作需要非常精密的技術操控,對工人技能的要求很高。

8. 核電站的工作原理和結構

  1. 核電站是一種高能量、少耗料的電站。以一座發電量為100萬千瓦的電站為例,如果燒煤,每天需耗煤 7000~8000噸左右,一年要消耗200多萬噸。若改用核電站,每年只消耗1.5噸裂變鈾或鈈,一次換料可以滿功率連續運行一年。可以大大減少電站燃料的運輸和儲存問題。此外,核燃料在反應堆內燃燒過程中,同時還能產生出新的核燃料。核電站基建投資高,但燃料費用較低,發電成本也較低,並可減少污染。

  2. 簡單地說,就是核燃料裂變過程釋放出來的能量,經過反應堆內循環的冷卻劑,把能量帶出並傳輸到鍋爐產生蒸汽用以驅動渦輪機並帶動發電機發電。

  3. 核反應堆發生核反應產生熱能--->熱能給水加熱產生高壓蒸氣--->高壓蒸氣通過管道推動氣輪機轉動--->氣輪機轉動帶動發電機轉動發電。

  4. 核電站是實現核裂變能轉變為電能的裝置。它與火電站最主要的不同是蒸汽供應系統。核電站利用核能產生蒸汽的系統稱為「核蒸汽供應系統」,這個系統通過核燃料的核裂變能加熱外迴路的水來產生蒸汽。從原理上講,核電站實現了核能-熱能-電能的能量轉換。從設備方面講,核電站的反應堆和蒸汽發生器起到了相當於火電站的化石燃料和鍋爐的作用。 核電站中的能量轉換藉助於三個迴路來實現。反應堆冷卻劑在主泵的驅動下進入反應堆,流經堆芯後從反應堆容器的出口管流出,進入蒸汽發生器,然後回到主泵,這就是反應堆冷卻劑的循環流程(亦稱一迴路流程)。在循環流動過程中,反應堆冷卻劑從堆芯帶走核反應產生的熱量,並且在蒸汽發生器中,在實體隔離的條件下將熱量傳遞給二迴路的水。二迴路水被加熱,生成蒸汽,蒸汽再去驅動汽輪機,帶動與汽輪機同軸的發電機發電。

9. 核能發電原理

利用核反應堆

核反應堆,又稱為原子反應堆或反應堆,是裝配了核燃料以實現大規模可控制裂變鏈式反應的裝置。 核反應堆 (nuclear) reactor 能維持可控自持鏈式核裂變反應的裝置。指任何含有其核燃料按此種方式布置的結構,使得在無需補加中子源的條件下能在其中發生自持鏈式核裂變過程。更多>>
中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。它與火力發電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外(見輕水堆),其他類型的動力堆都是一迴路的冷卻劑通過堆心加熱,在蒸汽發生器中將熱量傳給二迴路或三迴路的水,然後形成蒸汽推動汽輪發電機。沸水堆則是一迴路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽,經汽水分離並乾燥後直接推動汽輪發電機。