核电站是怎样运行的?
上一期我们对于“核电站会不会发生核爆炸呢?安不安全?”做出了解答,有小伙伴在评论区问“那核电站是怎样运行的呢?”在本期,我们就将带大家了解关于核电站运行的那些事。
一、反应原理
核电站是利用铀原子核裂变所发出的巨大能量来发电的,铀原子裂变这种反应我们称之为链式裂变反应。
它的能量巨大,1公斤铀发生反应产生的能量相当于2700000公斤煤炭产生的,而核电站就是通过一定的形式将这种能量转化成电力,最后造福人类的。
二、运行原理
以我国常见的压水堆核电站为例:
核电站主要由核岛(反应堆厂房)、常规岛(汽轮机厂房)、电厂辅助设施组成。
反应堆是核电站的关键设备,链式裂变反应就在其中进行。核燃料在反应堆内发生裂变反应产生大量热能,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,蒸汽推送汽轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断产生了。
这个发电过程需要三个循环回路:
一回路:为核燃料在核反应堆中发生反应释放能量,释放出的巨大能量将一回路中的水加热到300多度,然后300多度的高温高压水通过热传导,把热量传递到二回路。
二回路:二回路的水因此被加热成蒸汽,蒸汽源源不断地产生并推动着汽轮机的运转,最后带动电动机产生电力。
三回路:通过凝汽器和海水将二回路的蒸汽冷却,蒸汽冷却之后变成水,然后这些水又被输送回去加热成蒸汽。
核电站的三个回路完全隔绝,它们之间通过热传导不停地实现水的循环。
三、核反应堆控制原理
一座核电站要保证安全和正常生产,总希望它的核裂变反应速率和功率可以按需要来调节。要保证反应堆的功率不会超出能把热量带走的能力,同时要随时监测和控制核反应增长速率不能超过允许值。
那么怎样控制核反应堆呢?其实反应堆功率的大小与反应堆内中子的数目有直接关系。所以核反应堆功率的控制,就是中子密度的控制。
控制中子密度的方法,就是选用吸收中子能力较强的材料,需要降低功率时把它插进核反应堆,需要提升功率时再适时地将它提起。
常用的控制材料有镉铟银合金和金属铪、含硼的不锈钢或者硼玻璃,这些材料可以做成棒状,必要时在核反应堆内上下移动。
控制棒主要是在需要快速调节功率和启停堆时使用,停堆时把它插进核反应堆,启动堆时把它提起来。还有一种控制材料是硼酸,可以放进冷却水里。所以,当需要使功率变化时,可通过调节硼酸浓度,起到调整控制中子密度,从而达到控制核反应速率和堆功率的作用。
写给读者的话
相信大家阅读完后,对于“核电站是如何运行的?”这个话题,肯定都有了一定程度的了解。欢迎大家在留言栏与我们互动交流哟。

