核能和核电基本知识

2.核能和核电基本知识2.1核电发电基本原理每一次核裂变产生2.43个中子，释放出的裂变能约为200MeV1gU-235完全裂变时可产生7.95×1010J能量，相当于7.8t优质煤燃烧时发出的热量。U-235核裂变释放的能量：能量形式能量（Mev）裂变碎片的动能168裂变中子的动能5瞬发的γ射线7裂变产物放出的缓慢γ射线7裂变产物放出的缓慢β射线8可利用的能量195不可利用的中微子能量12裂变释放的总能量2071MW·d消耗的核燃料U-2351.23g1.05g发生裂变Pu-2391.45g1.07g发生裂变U-2331.13g1.04g发生裂变1MW·d耗U-235计算一次裂变产生200MeV能量200MeV=200MeV×1.602×10-19J∕ev=3.024MJ1MW·d=86400MJ的能量1MW·d的能量需：

86400/3.024×10-17=2.7×1021次裂变故消耗由于一部分U-235消耗于辐射俘获，实际消耗

1.05×1.169=1.23gU-235U-235核裂变过程中放出的中子，99﹪以上都是在10-14s的裂变瞬间释放出来的，叫瞬发中子，其能量0.05∽10Mev范围，平均能量为2Mev，相当于20000km∕s的速度，另有0.65﹪中子是随裂变碎片逐步衰变而放射出来的，裂变瞬间后将持续几分钟之久，叫缓冲中子，能量250∽560kev核电站用U-235，第一运行周期装料富集运行周期初﹪运行周期末﹪内区中区外区内区中区外区235U1.62.63.10.71.31.9238U98.497.696.398.898.297.6239Pu0000.50.50.52.2核能原理

核能俗称原子能，它是原子核中的核子重新分配时释放出来的能量。可以大规模应用的核能分为两类：一类是裂变能；另一类是聚变能。核电站所用的核燃料中的有效成分是U-235，如果让1千克的U-235的原子核全部裂变，则它可以释放初相当于270万千克的标准煤完全燃烧所放出的能量。原子和原子核核裂变、链式反应和临界核裂变、链式反应和临界核裂变、链式反应和临界中子的慢化与吸收2.3核反应堆世界上第一座反应堆核电站的构造反应堆类型反应堆是以铀（钚或铀钚混合物）作核燃料实现核裂变链式反应的装置。反应堆的种类可按用途、中子能量、结构、慢化剂、冷却剂、核燃料等进行分类。反应堆的基本结构主要由堆心、反射层、控制棒、堆容器和屏蔽层构成。目前，达到商用规模的核电站反应堆型有压水堆、重水堆、石墨气冷堆、沸水堆和快中子堆。2.4核电站

核电站是用铀、钚等作燃料，将它在裂变反应中产生的能量转变为电能的发电站。核电站主要以反应堆的种类相区别，有压水堆核电站、沸水堆核电站、重水堆核电站、石墨水冷堆核电站、石墨气冷堆核电站、高温气冷堆核电站和快中子增殖堆核电站等。核电站由核岛（主要是核蒸汽供应系统）、常规岛（主要是汽轮发电机组）和电站配套设施三大部分组成。核燃料在反应堆内产生的裂变能，主要以热能的形式出现。它经过冷却剂的载带和装换，最终用蒸汽或气体驱动涡轮发电机组发电。核电站所带有强放射性的关键设备都安装在反应堆安全壳产房内，以便在失水事故或其他严重事故下限制放射性物质外逸。为了保证堆心核燃料在任何情况下得到冷却而免于烧毁融化，核电站设置有多项安全系统。火电发电：化学能→热能→机械能→电能。核电发电：裂变能→热能→机械能→电能。核电站是怎样运行的？世界上第一座核电站

1954年在库尔恰托夫的主持下，苏联建立了世界上第一座核电站——奥布宁斯克核电站。从此，核电站便在世界各地蓬勃发展起来。核电站的主要类型核电站是一种利用原子核内蕴藏的能量，大规模生产电力的新型发电站。世界上核电站的类型很多，达到商用规模的有压水堆、沸水堆、重水堆、快堆等。目前核电站的主要堆型是前三种。压水堆是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成果的动力堆堆型。压水堆核电站压水堆核电站工作原理：高压的一回路水在反应堆内被核能加热，温度升高。它在蒸汽发生器内将二回路水加热，生成蒸汽，推动汽轮发电机组发电。核电站与火电站的主要区别是核电站用反应堆代替了火电站的锅炉。沸水堆核电站以沸水堆为热源的核电站。沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆和压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、建造费用低和负载跟随能力强等优点。他们都需要用低富集铀作燃料。沸水堆核电站系统有：主系统（包括反应堆）；蒸汽-给水系统；反应堆辅助系统等。沸水堆核电站的工作原理是核燃料棒子反应堆堆心发生可控的链式反应，产生大量热量；这些热量传递给反应堆容器内的水，这些水被加热后产生蒸汽，直接推动蒸汽涡轮发电机产生电能。这个回路里的水，在反应堆运转后是沸腾的，蒸汽通过涡轮发电机后需要进入一个冷凝器，冷凝器引入海水进行冷却。与压水堆相比，属于单循环反应堆，沸水产生的蒸汽用来直接推动汽轮机，不像压水堆那样有蒸汽发生器隔离。万一发生故障，蒸汽里就带有放射性物质，设计上的安全性较弱。重水堆核电站以重水为热源的核电站。重水堆是以重水作慢化剂的反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可以用轻水或重水作冷却剂，重水堆分为压力管式和压力容器式两类。快中子堆核电站由快中子引起的链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能的核电站。快中子堆在运行中既消耗易裂变材料，又产生可多于所耗，能实现核易裂变材料的增殖。目前，世界上已商业运行的核电站