在家没事做?不如跟我一起造一座核电站?造价贼贵,我朋友试过了,他破产了~
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【本大期会由本人进行书写编撰,朋友进行校验修改,以保证绝对准确硬核。】
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以下是核电站的一回路需要的各种东西。
1.核燃料部分,你需要一些提纯浓缩过的核燃料。
2、控制棒材料:硼,镉,银铟镉等。
3、大量的硼酸用于反应性的控制。
4、大量的水作为冷却剂和慢化剂,但是普通压力水不可以,所以还需要给水加压的设备。
5、中子屏蔽材料:硼10
6、结构屏蔽材料:大量的316钢
7、一个稳压器,用于控制一回路的压力
8、一个主泵,用于一回路冷却剂的强制对流。
9、一个蒸汽发生器,用于将一回路的热量传递给二回路。
10、堆芯底座下要安装一个中子源,用于启动和临界。
11丶反应炉压力槽
12丶反应炉中心紧急冷却系统
当然以上只是相对简单的设备,毕竟设备越多制造难度越高。
需要的人才:核相关专业(核技术,核工程,核燃料循环,辐射防护等),机械设计与制造,电气,土木,材料,环境等。
简单来说,核电站其实就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。
反应堆是核电站的关键设备,链式裂变反应就在其中进行。
目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等。 但用的最广泛的是压水反应堆。
压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂,它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。
目前商业运转中的核能发电站则大多是利用核裂变反应发电,并且压水堆也是常用堆型。
而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。
除去反应堆这个重要组成部分,核电站其实与火电站非常相似,除了生成蒸汽的热源不同外,差异其实很少。
简要来说烧水本质上是能量转化,其他能量转化成了水的热能。而核电站所烧的水用的是核能,在反应堆里进行,这一步比火电站用锅炉烧的水要复杂很多很多。
而核电站的烧水则涉及到核裂变原理,这一期就先讲讲核裂变吧(虽然已经讲烂了但是还得讲一讲啊)。
其实论反应条件来说,核裂变远比核聚变温和,不需要什么磁场或者惯性约束,也不用激光或者中心束加热点火,操作和制造相对于核聚变反应堆更简单一点。
核裂变,又称核分裂,是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。
详细来说就是一个重核分裂成两个较小质量核的反应,它一般由一个核吸收一个中子引起。在这种反应中,重核俘获一个中子并形成一个复合核,复合核经过很短时间(约10的负14次方秒)的极不稳定的激发态阶段,然后分裂成两个主要碎片,同时放出数个中子和一定的能量。
裂变反应是核反应堆中最重要的一种反应。
其反应方程式为:U235+中子=钡138+氪95+3个中子(嗯这个方程式算是简单又清楚的那种了)。
其中1个较重的原子核受到外来中子轰击时,分裂为2个质量较小的原子核的过程称为核裂变,在裂变过程中同时放出2~3个平均能量为2兆电子伏的高能中子(n),并释放出约200兆电子伏的能量,所释放能量称为核裂变能。
中子撞击原子核引起原子核裂变,裂变的过程释放出能量,同时又产生了新的中子。新产生的中子引起新的原子核裂变,裂变反应连续不断地进行下去,同时不断产生新能量,这个过程就是链式核裂变反应(在裂变能中,约有4%~5%是裂变产物衰变过程中放出的Y和β射线能量,其释放有一段时间延迟,即使在停堆后仍然存在(随时间呈指数衰减),因此反应堆在停堆后仍然需要维持冷却和屏蔽)。
链式核裂变反应:中子撞击原子核引起原子核裂变,裂变的过程释放出能量,同时又产生了新的中子。新产生的中子引起新的原子核裂变,裂变反应连续不断地进行下去,同时不断产生新能量,由于每次核裂变可释放出2~3个新的中子,因此,只要条件适当,这些新的中子就可以使其它的原子核发生新的裂变,释放出更多新的中子,从而使核裂变反应持续进行下去,形成链式裂变反应,使原子核内的能量被源源不断地释放出来。(持续核裂变的触发条件并不苛刻,只有一个要求:质量。达到临界质量以后自然就会发生链式反应。)
绝大部分中子是在裂变的瞬间放出的,也称瞬发中子,另有约0.65%是由裂变产物在衰变过程中放出来的,称为缓发中子。
缓发中子虽然份额很小,但由于它的平均寿期长达12s,因而增加了每代中子的平均寿命,使得反应堆功率变化速度变慢,从而有可能对裂变反应进行控制。
正是因为核电站里的链式裂变反应源源不断的产生能量,而压水堆核电站将核能转变为电能是分四步,由四个主要设备中实现的。
(1)反应堆—将核能转变为水的热能;
(2)蒸汽发生器—将一回路高温高压水中的热量传递给二回路的水,使其变成饱和蒸汽;
(3)汽轮机—将饱和蒸汽的热能转变为汽轮机转子高速旋转的机械能;
(4)发电机—将汽轮机传来的机械能转变为电能。
并且一千克铀235完全裂变可以释放能量约8.20E13焦耳,约合2278万度电。但核电站热机与发电机发出电的效率约33%结果能发出约751.74万度电。
而火电会大量排放二氧化碳污染环境这个基本无解,其他有害气体还好说,我国本是一个耗电大国,所以能高效发电并且性价比高的发电设备迫在眉睫。
虽然核电的危险程度比火电高,但仍然是在可控范围内,像切尔诺贝利、福岛这样的核事故相比全世界总体运行时间来看还是小概率事件,而且未来会变的更小概率。
并且极大部分核电站在差不多50公里范围内不会靠近大中型城市,距离10万人口的城镇,不会小于10km,百万人口城市则不小于40km。保证了核电事故发生后对人体的最小伤害。