压水堆核电站的发电原理
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各种核反应堆各种核反应堆热堆的概念中⼦打⼊铀-235的原于核以后,原⼦核就变得不稳定,会分裂成两个较⼩质量的新原⼦核,这是核的裂变反应,放出的能量叫裂变能;产⽣巨⼤能量的同时,还会放出2~3个中⼦和其它射线。
这些中⼦再打⼊别的铀-235核,引起新的核裂变,新的裂变⼜产⽣新的中⼦和裂变能,如此不断持续下去,就形成了链式反应利⽤原⼦核反应原理建造的反应堆需将裂变时释放出的中⼦减速后,再引起新的核裂变,由于中⼦的运动速度与分⼦的热运动达到平衡状态,这种中⼦被称为热中⼦。
堆内主要由热中⼦引起裂变的反应堆叫做热中⼦反应堆(简称热堆)。
热中⼦反应堆,它是⽤慢化剂把快中⼦速度降低,使之成为热中⼦(或称慢中⼦),再利⽤热中⼦来进⾏链式反应的⼀种装置。
由于热中⼦更容易引起铀-235等裂变,这样,⽤少量裂变物质就可获得链式裂变反应。
慢化剂是⼀些含轻元素⽽⼜吸收中⼦少的物质,如重⽔、铍、⽯墨、⽔等。
热中⼦堆⼀般都是把燃料元件有规则地排列在慢化剂中,组成堆芯。
链式反应就是在堆芯中进⾏的。
反应堆必须⽤冷却剂把裂变能带出堆芯。
冷却剂也是吸收中⼦很少的物质。
热中⼦堆最常⽤的冷却剂是轻⽔(普通⽔)、重⽔、⼆氧化碳和氦⽓。
核电站的内部它通常由⼀回路系统和⼆回路系统组成。
反应堆是核电站的核⼼。
反应堆⼯作时放出的热能,由⼀回路系统的冷却剂带出,⽤以产⽣蒸汽。
因此,整个⼀回路系统被称为“核供汽系统”,它相当于⽕电⼚的锅炉系统。
为了确保安全,整个⼀回路系统装在⼀个被称为安全壳的密闭⼚房内,这样,⽆论在正常运⾏或发⽣事故时都不会影响安全。
由蒸汽驱动汽轮发电机组进⾏发电的⼆回路系统,与⽕电⼚的汽轮发电机系统基本相同。
轻⽔堆――压⽔堆电站⾃从核电站问世以来,在⼯业上成熟的发电堆主要有以下三种:轻⽔堆、重⽔堆和⽯墨汽冷堆。
它们相应地被⽤到三种不同的核电站中,形成了现代核发电的主体。
⽬前,热中⼦堆中的⼤多数是⽤轻⽔慢化和冷却的所谓轻⽔堆。
轻⽔堆⼜分为压⽔堆和沸⽔堆。
关于第三代核电站关于第三代核电站前⾔能源危机与环境危机⽇益紧迫,使⽤新的清洁、安全、⾼效能源成为⼈类不争的共识。
除了煤炭、⽯油、天然⽓、⽔⼒资源外,如风能、太阳能、潮汐能、地热能等等新能源逐渐引起⼈们的重视,但是由于技术问题、开发成本及场地等因素,这些能源很难在近期内实现⼤规模的⼯业化⽣产和利⽤;⽽同各种化⽯能源相⽐起来,核能对环境和⼈类健康的危害更⼩,更是⼀种安全、可靠、清洁的能源,且在经济上具有竞争⼒的最为现实的替代能源。
第三代核反应堆是在汲取了第⼆代反应堆运⾏经验和事故教训后,于20世纪90年代后期发展出的安全性更⾼的先进反应堆技术,通常把满⾜《美国⽤户要求⽂件(URD)》或《欧洲⽤户要求⽂件(EUR)》价标准的核电⼚称为第三代核电站。
⽬前,世界上在建和规划待建的核电站,⼤部分将采⽤第三代核电技术。
近年来,我国核电产业发展取得了举世瞩⽬的成绩,核电技术研发和⼯程应⽤⾛在世界前列。
以“华龙⼀号”正式投产和“国和⼀号”成功研发(及其⽰范⼯程的开⼯建设)为标志,我国成为继美国、法国、俄罗斯等核电强国后⼜⼀个拥有独⽴⾃主三代核电技术和全产业链的国家。
核电站⼯作原理核电站是利⽤核分裂(核裂变)或核融合(核聚变)反应所释放的能量产⽣电能的发电⼚。
⽬前商业运转中的核能发电⼚都是利⽤核裂变反应⽽发电。
核电站常见的堆型有四种:压⽔堆、沸⽔堆、重⽔堆和快堆。
压⽔堆核电站发电原理图沸⽔堆核电站发电原理图现在⽐较普遍使⽤的核电站是压⽔反应堆核电站,我国在运、在建的第三代核电站采⽤的都是压⽔堆核电站,它的⼯作原理是: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(进⾏热能交换,将热能传递给⼆回路供给的主给⽔)产⽣蒸汽,蒸汽推动汽轮机带着发电机⼀起旋转,电就源源不断地产⽣出来,并通过电⽹送到四⾯⼋⽅。
核电站由三个回路组成。
压⽔堆压⽔堆核电站由三个回路组成。
⼀回路:反应堆堆芯因核燃料裂变产⽣巨⼤的热能,由主泵泵⼊堆芯的⽔被加热成327度、155个⼤⽓压的⾼温⾼压⽔,⾼温⾼压⽔流经蒸汽发⽣器内的传热U型管,通过管壁将热能传递给U型管外的⼆回路主给⽔,释放热量后⼜被主泵送回堆芯重新加热再进⼊蒸汽发⽣器。
核电站工作原理核电站是利用核能产生电能的重要设施,其工作原理主要包括核反应、热能转换和电能产生三个过程。
1. 核反应过程:核电站使用核燃料,如铀-235或钚-239等,作为燃料。
这些核燃料的原子核可以通过核裂变或核聚变反应释放能量。
在核裂变反应中,重核裂变成两个或更多的轻核,释放出巨大的能量。
而在核聚变反应中,轻核聚合成更重的核,同样也会释放出巨大的能量。
核反应是核电站产生能量的基础。
2. 热能转换过程:核反应释放的能量主要以热能的形式存在。
在核电站中,核燃料的裂变或聚变反应产生的热能用于加热工质。
一般情况下,核电站采用压水堆反应堆(PWR)或沸水堆反应堆(BWR)两种常见的反应堆类型。
在压水堆反应堆中,燃料棒中的燃料产生的热能被用来加热循环中的水。
这些燃料棒被放置在反应堆压力容器中,水通过这些燃料棒周围的管道流动,并吸收热能。
热能转移到水中后,水被加热并转化为高温高压的蒸汽。
在沸水堆反应堆中,燃料棒中的热能直接转移给循环中的水,使其沸腾成蒸汽。
这些蒸汽直接驱动涡轮机,产生机械能。
3. 电能产生过程:核电站中的蒸汽驱动涡轮机旋转,涡轮机与发电机相连。
涡轮机的旋转运动通过转子传递给发电机,使发电机转动。
发电机内的线圈通过磁场的变化产生感应电流,最终转化为电能。
这样,核电站产生的热能被转化为机械能,再转化为电能。
为了保证核电站的安全性和稳定性,核电站还配备了多层安全保护系统,如反应堆冷却系统、核反应控制系统、放射性废物处理系统等。
总结:核电站的工作原理主要包括核反应、热能转换和电能产生三个过程。
核燃料的裂变或聚变反应产生的热能被用来加热循环中的水,产生高温高压的蒸汽。
蒸汽驱动涡轮机旋转,通过发电机转化为电能。
核电站的工作原理既高效又环保,为人们提供了大量的清洁能源。
核电站简介核电站是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量产生电能的发电厂。
目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。
核电站一般分为两部分:利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统),使用的燃料一般是放射性重金属:铀、钚。
1、简介:核电站又称核电厂,它指用铀、钚等作核燃料,将它在裂变反应中产生的能量转变为电能的发电厂。
核电厂主要以反应堆的种类相区别,有压水堆核电厂、沸水堆核电厂、重水堆核电厂、石墨水冷堆核电厂、石墨气冷堆核电厂、高温气冷堆核电厂和快中子增殖堆核电厂等。
核电厂由核岛(主要是核蒸汽供应系统)、常规岛(主要是汽轮发电机组)和电厂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转换,最终用蒸汽或气体驱动涡轮发电机组发电。
核电厂所有带强放射性的关键设备都安装在反应堆安全壳厂房内,以便在失水事故或其他严重事故下限制放射性物质外溢。
为了保证堆芯核燃料在任何情况下等到冷却而免于烧毁熔化,核电厂设置有多项安全系统。
火力发电站利用煤和石油发电,水力发电站利用水力发电,而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站。
核电站大体可分为两部分:一部分是利用核能产生蒸汽的核岛,包括反应堆装置和一回路系统;另一部分是利用蒸汽发电的常规岛,包括汽轮发电机系统。
核电站用的燃料是铀。
铀是一种很重的金属。
用铀制成的核燃料在一种叫“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,蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转,就会产生电,这些电能通过电网送到四面八方。
这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。
2、工作原理:核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉,以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量,使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。
利用蒸汽通过管路进入汽轮机,推动汽轮发电机发电,使机械能转变成电能。
压水堆核电站的发电原理
核燃料在反应堆内发生裂变而产生大量热能,再被高压水把热能带出,在蒸汽发生器内产生
蒸汽,蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。
一回路反应堆堆芯因核燃料裂变产生巨大的热能,由主泵泵入堆芯的水被加热成327
度、155个大气压的高温高压水,高温高压水流经蒸汽发生器内的传热U型管,通过管壁将
热能传递给U型管外的二回路冷却水,释放热量后又被主泵送回堆芯重新加热再进入蒸汽
发生器。水这样不断地在密闭的回路内循环,被称为一回路。
二回路蒸汽发生器U型管外的二回路水受热从而变成蒸汽,推动汽轮发电机做功,把
热能转化为电力:做完功后的蒸汽进入冷凝器冷却,凝聚成水返回蒸汽发生器,重新加热成
蒸汽。这样的汽水循环过程,被称为二回路。
三回路三回路使用海水或淡水,它的作用是在冷凝器中冷却二回路的蒸汽使之变回冷凝
水。
什么是核燃料?
核燃料是可在核反应堆中通过核裂变产生核能的材料,是铀矿石经过开采、初加工、铀
转化、铀浓缩,进而加工成核燃料元件。
压水堆核电站用的是浓度为3%右左的核燃料(铀一235)。大亚湾核电站的核反应堆内
有157个核燃料组件,每个组件由17×17根燃料棒组成。燃料棒由烧结二氧化铀芯块
装入锆合金管中封焊构成。一个燃料组件中有一束操纵棒,操纵核裂变反应。
利用核能生产电能的电厂称为核电厂。由于核反应堆的类型不同,核电厂的系统和设备
也不同。压水堆核电厂主要由压水反应堆、反应堆冷却剂系统(简称一回路)、蒸汽和动力
转换系统(又称二回路)、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成,其流程原
理如图2.1所示。通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。二回路及
其辅助系统和厂房与常规火电厂系统和设备相似,称为常规岛。电厂的其他部分,统称配套
设施。本色上,从生产的角度讲,核岛利用核能生产蒸汽,常规岛用蒸汽生产电能。
反应堆冷却剂系统将堆芯核裂变放出的热能带出反应堆并传递给二回路系统以产生蒸
汽。通常把反应堆、反应堆冷却剂系统及其辅助系统合称为核供汽系统。现代商用压水堆核
电厂反应堆冷却剂系统一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路(见图2.2)。每
一条环路由一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的管通组成。一回路内的高
温高压含硼水,由反应堆冷却剂泵输送,流经反应堆堆芯,汲取了堆芯核裂变放出的热能,
再流进蒸汽发生器,通过蒸汽发生器传热管壁,将热能传给二回路蒸汽发生器给水,然后再
被反应堆冷却剂泵送入反应堆。如此循环往复,构成封闭回路。整个一回路系统设有一台稳
压器,一回路系统的压力靠稳压器调节,保持稳定。
为了保证反应堆和反应堆冷却剂系统的安全运行,核电厂还设置了专设安全设施和一系
列辅助系统。
一回路辅助系统主要用来保证反应堆和一回路系统的正常运行。压水堆核电厂一回路辅
助系统按其功能划分,有保证正常运行的系统和废物处理系统,部分系统同时作为专设安全
设施系统的支持系统。专设安全设施为一些重大的事故提供必要的应急冷却办法,并防止放
射性物质的扩散。
二回路系统由汽轮机发电机组、冷凝器、凝聚水泵、给水加热器、除氧器、给水泵、蒸
汽发生器、汽水分离再热器等设备组成。蒸汽发生器的给水在蒸汽发生器汲取热量变成高压
蒸汽,然后驱动汽轮发电机组发电,作功后的乏汽在冷凝器内冷凝成水,凝聚水由凝聚水泵
输送,经低压加热器进入除氧器,除氧水由给水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸汽发生
器,如此形成热力循环。为了保证二回路系统的正常运行,二回路系统也设有一系列辅助系
统。
循环水系统主要用来为冷凝器提供冷却水。
我们看到,在压水堆电厂,一回路系统的冷却剂与汽轮机回路工质是完全隔离的,这就
是所谓的间接循环。采纳间接循环具有使二回路系统免受放射性玷污的优点,但它与采纳直
接循环的沸水堆核电厂(图2.3)相比,增加了蒸汽发生器。压水堆体积较小和操纵要求简
单等因素可以弥补这一不足,并使这种系统设计在经济上具有竞争力。
发电机和输配电系统的主要设备有发电机、励磁机、主变压器、厂用变压器、启动变压
器、高压开关站和柴油发电机组等组成。其主要作用是将核电厂发出的电能向电网输送,同
时保证核电厂内部设备的可靠供电。
发电机的出线电压一般为22kV右左,经变压器升至外网电压。为保证核电厂安全运行,
核电厂至少与两条不同方向的独立电源相连接,以幸免因雷击、地震、飓风或洪水等自然灾
难可能造成的全厂断电。
每台发电机组的引出母线上,均接有两台厂用变压器。为厂用电设备提供高压电源。高
压厂用电系统一般为6kV右左。该高压厂用电系统直接向核电厂大功率动力设备供电。对于
小功率设备,经
变压器降压后供给380/220V低压电源。通常高压厂用电系统分为工作母线和安全母线
两部分,高压厂用电系统的工作母线,可以由外电网或发电机供电,高压厂用电的安全母线,
除外网和发电机外,还可由柴油发电机供电。
在电厂正常功率运行时,发电机发出的电能大部分经主变压器升压至外网电压输送给用
户。同时,整个厂用设备的配电系统由发电机的引出母线经厂用变压器降压后供电。当发电
机停机时,则由外部电网经启动变压器供电。当外网和发电机组都不能供电时,则由柴油发
电机组向安全母线供电,以保证核电厂设备的安全。点击图片可放大
输配电系统的设计与机组容量、电网系统环境等紧密相关,各核电厂设计会有较大差异。