核电工作原理(下)

　　(四)核电站对于火电站的优势

　　核电站和火电厂一样，都是用蒸汽膨胀做功，推动汽轮机旋转，带动发电机发电。不同的是，火电厂依靠燃烧化石燃料释放的化学能制造蒸汽，核电站是依靠核燃料裂变反应释放的核能来制造蒸汽。核能要比化学能大得多，1千克铀-235裂变释放的能量相当于2700吨标准煤燃烧释放的能量。所以核电站消耗的核燃料比同样功率的火电厂消耗的化石燃料少得多。例如：一座百万千瓦的煤电厂每年要消耗约300万吨原煤，相当于每天要有一列100多节车厢的火车为它拉煤。而一座同样功率的核电站每年仅需补充约25~30吨核燃料，一辆重型卡车即可拉走。

　　(五)核反应堆的类型有哪些

　　核反应堆是核电站的心脏，链式裂变反应就在其中进行。链式反应产生的大量热能必须用循环水(或其他物质)带走才能避免反应堆因过热烧毁，用来导出堆芯热量的物质称为冷却剂。此外，由于裂变反应会产生大量高速中子，反应堆还需要使中子减速以增加与原子核碰撞的机会，使中子速度减慢的物质称为慢化剂。

　　根据所用冷却剂和慢化剂的不同，反应堆可以分为不同的堆型，如使用普通水作冷却剂和慢化剂的反应堆称为轻水堆，使用重水作冷却剂和慢化剂的反应堆称为重水堆，使用石墨作慢化剂、水作冷却剂的反应堆称为石墨堆。目前世界上用得最多的是轻水堆。根据水在反应堆中的物理状态，轻水堆又可以分为压水堆和沸水堆，压水堆是以高压水作为冷却剂，水呈液态，而沸水堆以沸腾水作为冷却剂。

　　(六)轻水堆构造

　　轻水堆是使用普通水作冷却剂和慢化剂的堆型。轻水堆通常是个圆柱体的压力容器，压力容器采用复合钢板轧制焊接成形为带半球形封头的圆柱筒体。压力容器由燃料组件、冷却剂、慢化剂、控制棒等组成。其中裂变材料所在部分称为反应堆堆芯。轻水堆所用的核燃料一般为富集度为3%的低浓缩铀，形式为由铀混合物粉末烧结成的二氧化铀陶瓷芯块。每个陶瓷芯块为直径约1cm、高度约1cm的圆柱体，几百个芯块叠在一起装入直径1cm，长度约4m，厚度为1mm左右细长锆合金材料包壳内，包壳上下两端设有氧化铝隔热块，顶部有弹簧压紧，两端用锆合金端塞封堵，并与包壳管焊接密封在一起。这样的一根包壳管称为燃料棒。燃料棒与组件骨架按照一定间隔以15×15或17×17排列并被固定成一束，称为燃料组件。上百个燃料组件按照圆柱形垂直排列，就形成了反应堆的堆芯。

　　(七)压水堆核电厂工作原理

　　压水堆核电厂中的能量转换借助于三个回路来实现。反应堆中用作慢化剂和冷却剂的水在主泵的驱动下经反应堆压力容器、蒸汽发生器，再回到主泵，这就是一回路流程。一回路水是与核燃料接触的，因此有较强的放射性。

　　在循环流动过程中，反应堆中作为慢化剂和冷却剂的水从堆芯带出由核燃料发生核裂变反应时所产生的热量，送入蒸汽发生器，在实体隔离的条件下，通过传热管传递给二回路水，二回路水被加热，生成蒸汽；蒸汽驱动汽轮机、带动同轴的发电机发电；做功后的乏蒸汽在冷凝器内被冷凝为水，再送回蒸汽发生器。这就是二回路流程。

　　三回路是利用大量的海水或江湖水通过冷凝器进行热交换带走电厂的弃热。二、三回路的水不与核燃料棒接触，因此都没有放射性。

　　发布于《今日苍南》第2073期