我们可以生成电力通过核电。在核电站,通过核反应产生电力。在这里,铀(U.235)或钍(Th232)受到核裂变。这种裂变是在称为反应器的特殊装置中完成的。
什么是核裂变?
在裂变过程中,重放射性原子的原子核被分裂成两个几乎相等的部分。在原子核破裂的过程中,会释放出大量的能量。这种能量的释放是由于质量缺陷造成的。这意味着初始产物的总质量会在裂变期间减少。裂变期间的质量损失,根据阿尔伯特·爱因斯坦建立的著名方程,转换成热能。
核电站的基本原理与常规相同热电站。唯一的区别是,在核电站中,这里唯一使用核电厂产生的热量而不是使用因煤燃烧而产生的热量。蒸汽从水中锅炉。这种蒸汽是用来驱动汽轮机。
这台涡轮机是交流发电机的原动机。这交流发电机生成电能。虽然,核燃料的可用性并不多,但核燃料量非常少量可以产生大量的电能。
这是核电站的独特特征。一千克铀等同于4500公吨的高档煤。这意味着1公斤铀的完全裂变可以产生尽可能多的热量,可以通过4500公吨高档煤的完全燃烧产生。
这就是为什么尽管核燃料要贵得多,但每单位电能的核燃料成本仍然低于用煤和柴油等其他燃料产生的能源成本。为了应对当今时代的常规燃料危机,核电站可能是最合适的替代方案。
核电站的优势
- 正如我们所说的,这个电站的燃料消耗非常低,因此,产生单个单位能量的成本比其他传统发电方法要低得多。所需的核燃料数量也减少了。
- 与其他相同容量的传统发电站相比,核电站占用了更小的空间。
- 该站不需要大量的水,因此构建植物近天然水源是必不可少的。这也不需要大量的燃料;因此,在煤矿附近或可用的地方提供良好的运输设施的地方也不是必不可少的。因此,核电站可以非常接近装载中心。
- 因此,全球核燃料的大量储存因此,这些植物可以确保持续的电能供应千年。
核电站的缺点
- 这种燃料不容易得到,而且很贵。
- 构建核电站的初始成本非常高。
- 该厂的安装和调试比其他常规电站复杂和复杂得多。
- 裂变副产品本质上是放射性的,它可能导致高放射性污染。
- 维护成本较高,核电站所需的人力量较高,因为需要专业培训的人才培训。
- 负荷的突然波动是核电厂无法有效满足的。
- 由于核反应的副产物具有很高的放射性,如何处理这些副产物是一个非常大的问题。它只能被处理在地下深处或者远离海岸的海洋里。
核电站的不同部件
核电站主要具有四个组件。
- 核反应堆
- 热交换器
- 汽轮机
- 交流发电机
让我们逐个讨论这些组件:
核反应堆
在核反应堆中,铀235遭受核裂变。它控制在裂缝完成时开始的链式反应。链式反应必须控制,否则释放的能量率将快,可能存在很大的爆炸机会。在核裂变中,通过中子慢流轰击核燃料,例如U235的核核。由于这种轰炸,铀的细胞核被破坏,这导致巨大的热能和在核的破碎期间,还发出了许多中子。
这些释放出来的中子被称为裂变中子。这些裂变中子引起进一步的裂变。进一步的裂变产生更多的裂变中子,这再次加速了裂变的速度。这是一个积累的过程。
如果这个过程不被控制,在很短的时间内裂变的速率变得如此之高,它将释放如此巨大的能量,有可能发生危险的爆炸。这种累积反应称为连锁反应。这种连锁反应只能通过从核反应堆中移除裂变中子来控制。裂变的速度可以通过改变从反应堆中除去裂变中子的速率来控制。
核反应堆是一个圆柱形的特技压力容器。燃料棒是由核燃料,即铀中质,一般由覆盖在燃料棒上的石墨制成。中子星在与铀核碰撞前使中子减速。控制棒是由镉制成的,因为镉是一种强烈的中子吸收剂。
控制棒被插入到裂变室中。这些镉控制棒可以按要求推下和拉上。当这些棒被推到足够低的位置时,大部分的裂变中子就会被这些棒吸收,因此连锁反应就停止了。再次,当控制棒被拉起时,裂变中子的可用性变得更多,这增加了链式反应的速率。
因此,很明显,通过调整控制棒的位置,可以控制核反应的速度,从而控制电力可以根据负载需求控制。在实际实践中,根据负载要求,通过自动反馈系统控制控制杆的推动和拉动。它不是手动控制。通过冷却剂由钠金属组成,在核反应期间释放的热量释放到热交换器上。
热交换器
在热交换器中,钠金属携带的热量在水中散发,水被转化为这里的高压蒸汽。在水中释放热量后,钠金属冷却剂通过冷却剂循环泵回到反应器。
汽轮机
在核电厂中,蒸汽轮机起着与燃煤电厂相同的作用。蒸汽以同样的方式驱动涡轮机。完成工作后,排出的蒸汽进入一个蒸汽冷凝器,在那里它被凝结为提供空间给蒸汽在它后面。
交流发电机
一个交流发电机,再加上涡轮机,旋转并产生电力,以供使用。交流发电机的输出通过变压器、断路器和隔离器传送到母排。
核电站选址
- 水的可用性:虽然很大量的水不受水电电厂,但仍然足够的中性水供应对于核电站的冷却目的是显而易见的。这就是为什么它总是优选定位在河流或海边附近的这种植物。
- 处理水:核电站的副产品或废物是放射性的,可能导致严重的健康危害。因此,在处理核电站废物期间,特别注意。废物必须从地球层面深入埋没,或者这些必须在海上脱离海边。因此,在选择核电站的位置期间,必须考虑这些因素。
- 离人口稠密地区的距离:由于总是有放射性的概率,因此总是优选地定位远离人口稠密的区域的核站。
- 运输设施:在调试期间,要竖立重型设备,将从制造商网站运输。如此良好的铁路和巷道可用性是必需的。对于熟练的人力的可用性,良好的公共交通工具也应该在网站上存在。





