核电站工作原理：用受控反应堆产生的热能发电

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来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-08-31 16:25:40】【打印】【关闭】

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核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。

目前主流技术和堆型的核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而

产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机生产出电能通过电网传输出去。

目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等。但用的最

广泛的是压水反应堆。压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。

热堆工作原理：

核反应堆的核裂变能够不断地进行下去靠的是链式反应（如铀核裂变时，同时放出2～3个中子，这些中子再引起其它铀核裂变）。

在天然铀中，主要有两种同位素，其中99.3％是铀238，0.7％是铀235。这两种铀跟中子的作用很不相同：

铀235俘获各种能量的中子都会发生裂变，而且俘获能量低的中子发生裂变的几率较大；

铀238只有俘获能量大于1兆电子伏特的中子才可能发生裂变，并且几率很小，俘获能量低于1兆电子伏特的中子时不发生裂变，而变成铀239，能量更低（低于1电子伏特）的中子跟铀238基本上只发生弹性碰撞，不引起核反应。

因此为了使裂变的链式反应容易发生，最好是利用纯铀235，这就是常规核电站所装添的核燃料。

常规的核反应堆用的铀棒是天然铀或浓缩铀（其铀235的含量比天然铀高）。由于裂变产生的是速度很大的快中子，很容易被铀238俘获而不发生裂变，所以在反应堆里必须设法使中子在碰上铀238前降低速度，通常在铀棒周围放上原子量比较小、又不吸收或很少吸收中子的物质，譬如石墨、重水或普通水（称为减速剂），快中子跟这些物质的原子核碰撞后，能量减小，变成慢中子，其速度与热运动的中子差不多（能量约为四十分之一电子伏特），故称为热中子。热中子碰到铀238时会弹射回来，却容易被铀235俘获而引起核裂变。

核电站启动后，其铀核的链式反应必须要能控制，否则就会发生核爆炸（原子弹）。在常规的核反

应堆里，专门设计有人工控制装置来控制链式反应的速度。在核反应堆里，为了调节中子数量以控

制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒（控制棒）。镉吸收中子的能力很强，当反应过于激

烈时，可把镉棒插入深些，让它多吸收些中子，链式反应的速度就会慢一些；当反应过于缓慢时，可把镉棒插入浅些，让它少吸收些中子，链式反应的速度就会快一些。

快堆工作原理：

快堆的全称是快中子增殖堆。与热堆不同的是反应堆内充填的核燃料是铀235与钚239，其反应过程中铀235与钚239燃料裂变时产生的快中子，不会被减速。因此，当快中子轰击反应区周围的铀238时，铀238会以一定比例将其吸收，产生新的钚239。于是，新的核燃料不断产生，再生速度高于消耗速度，核燃料越烧越多。每过一段时间，快堆核电站所得到的钚239，还可以装备一座相同规模的快堆，一座快堆会变成两座，两座变成四座。

在快堆中，铀的利用率实际上可以达到60%-70%，远远超过传统的反应堆。而且，贫铀、乏燃料、低品位的铀矿，乃至海水里的铀，都可以成为快堆的燃料来源。

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