核电站如何运作？

核电站如何运作？

核电站是利用核能发电的工业设施，核能在反应堆容器内发生核裂变链式反应时以热能形式释放。许多人不知道核电站是如何工作的。为此，我们将详细告诉您核电站的内部运作原理。

核电站主要部件

核反应堆是发电厂的主要组成部分，因为它含有核燃料（通常是铀），并配备了允许启动、维护和受控停止核反应的系统。核电站的运行与传统火力发电厂类似，通过燃烧化石燃料产生热能。相比之下，核反应堆从核燃料中铀原子内发生的核裂变链式反应中获得热能。

产生的热能用于加热水直至达到汽化点，成为高压和高温的蒸汽。这蒸汽它驱动与发电机相连的涡轮机，发电机将涡轮机旋转产生的机械能转化为电能。

尽管核反应堆有多种类型，但有两种特殊设计脱颖而出，它们代表了全球近 80 个运行核反应堆中的 450% 以上：压水反应堆 (PWR) 和压水沸点反应堆 (BWR)。

压水反应堆（PWR）的运行

值得注意的是，在核裂变过程中，重原子的原子核受到中子的撞击，会衰变成更小、更轻的原子核。这个过程释放出结合质子和中子的能量，并导致两个或三个中子的发射。这些中子发射它们能够通过与其他重核相互作用引发额外的裂变，从而释放更多的中子，使循环永久化。这种级联效应被称为核裂变链式反应。

核电站的运行可概括为以下几个阶段：

• 在核反应堆中，铀发生裂变，产生大量能量，加热系统中循环的高压冷却水。然后，加热的水通过主回路输送到热交换器（称为蒸汽发生器），在那里促进水蒸气的产生。

• 涡轮发电机组件通过次级回路接收蒸汽。到达后，蒸汽使涡轮叶片旋转。涡轮轴的旋转随后驱动交流发电机，将机械能转化为电能。

• 一旦水蒸气通过涡轮机，就会进入冷凝器，在那里冷却并转化回液态水。

• 然后水返回蒸汽发生器再次产生蒸汽，在闭环内运行。

核电站的关键部件

我们之前说过，核反应堆是一种旨在以受控方式启动、维持和终止裂变链式反应的设施，配备了提取所产生热量的必要机制。反应堆是发电厂的主要组成部分，也是储存核燃料的地方。

核电站的主要元件是：

• 燃料：它是发生裂变反应的材料，通常使用浓缩二氧化铀。这种物质具有双重功能：它充当能量来源和维持链式反应所需的中子供应商。它以固体形式供应，由包裹在大约四米长的金属棒中的圆柱形片剂组成。

• 主持人：降低裂变过程中产生的快中子速度的物质，从 而促进额外的裂变并维持链式反应。

• 冰箱：同样的水也充当慢化剂，用于消除铀燃料中发生的裂变反应所产生的热量。

• 控制栏：它们是反应堆的控制部件，起到中子吸收器的作用。这些棒由碳化硼或铟镉组成，可以连续管理中子数量，确保反应堆的稳定性并在必要时促进其关闭。

• 布林达耶：它用于抑制辐射和中子从反应堆逃逸到外部环境。通常，为此目的使用混凝土、钢或铅等材料。

• 安全特性：每个核设施都配备了众多安全系统，旨在防止放射性物质释放到环境中，包括安全壳结构。

• 压力调节器：它是主冷却回路的关键部件。该调节器在饱和条件下保持液相和气相之间的平衡，以有效管理反应器内的压力。

• 反应容器：它包围着发生裂变链式反应的核反应堆。该容器的核心由燃料元件组成。

• 蒸汽发生器：它们起到热交换器的作用，其中一次回路的冷却水流过倒U形管，将其热能传递给二次回路的水，从而将其转化为水蒸气。

• 收容建筑：它是包含反应堆冷却系统和多个辅助系统的外壳，在正常运行期间充当保护屏障，有效防止污染物质逃逸到外部环境。与其他安全系统一起，它担负着防止发生事故时裂变产物可能释放到大气中的关键责任。

• 涡轮：该设施旨在捕获蒸汽发生器中的水蒸气，通过叶片将其能量转化为旋转机械能。有几个部分用于蒸汽膨胀。该轴牢固地连接到交流发电机轴上。

• 发电机：通过将涡轮机的旋转机械能转变为中压高强度电能来发电的装置。

• 变形金刚：旨在提高交流发电机产生的电力的电压的装置，以减少其传输到消耗点期间的损失。

• 冷却水：来自河流、水库或大海的水用于冷凝冷凝器内的水蒸气。这些水可以直接返回其原始来源，称为开环，或通过闭环系统中的冷却塔回收。

• 冷却塔：它们有助于将发电过程中产生的部分余热散发到大气中，作为冷源。该系统用于冷却流经冷凝器的水，冷凝器是工厂辅助冷却回路的组成部分。

• 冷凝器：热交换器由一系列促进冷却水循环的管道组成。从涡轮机进入冷凝器的汽化水经历液化过程，变成液相。该过程产生真空，提高涡轮机的运行效率。