核能发电的原理

核能发电的原理

核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多(相差约百万倍)，而所需要的燃料体积与火力电厂相比少很多。下面是有关于核能发电的原理及相关内容的介绍，一起来看看。

核能发电的原理

核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。

要用反应堆产生核能,需要解决以下4个问题：

①为核裂变链式反应提供必要的条件，使之得以进行。

②链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。

③裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。

④裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。

根据计算，以铀-235、钚-239、铀-233这些易裂变物质作核燃料时，每次裂变释放出的可利用能量大约都是200兆电了伏，每产生1兆瓦功率，铀-235的消耗率约为1.22克/天。1座百万千瓦级核电站年消耗铀-235约25吨。核能发电的核心装置是核反应堆。核反应堆按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。

快中子是指裂变反应释放的中子。热中子则是快中子慢化后的中子。大量运行的是热中子反应堆，其中需要慢化剂，通过它的原子核与快中子弹性碰撞将快中子慢化成热中子.热中子堆使用的材料主要是天然铀(铀-235含量3%)和稍加浓缩铀(铀-236含量3%左右)。根据慢化剂、冷堆剂和燃料不同，热中子反应堆分为轻水堆(包括压水堆和沸水堆)、重水堆、石墨气冷堆和石墨水冷堆。目前已运行的核电站以轻水堆居多，我国已选定压水堆作为第一代核电站。

核反应堆的起动、停堆和功率控制依靠控制棒，它由强吸收中子能力的材料(如硼、镉)做成。为保证核反应堆安全，停堆用的安全棒也是由强吸收中子材料做成。

核能发电简史

1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为5兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。

1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦(电)。

1966年，由于核浓缩技术的发展，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。