中國核電網 | 發表於：2014-04-12 | **：原創
核電站（nuclear power plant）是利用核裂變(nuclear fission)或核聚變(nuclear fusion)反應所釋放的的能量產生電能的發電廠。目前商業運轉中的核能發電廠都是利用核裂變反應而發電。核電站一般分為兩部分：
利用原子核裂變生產蒸汽的核島（包括反應堆裝置和一回路系統）和利用蒸汽發電的常規島（包括汽輪發電機系統），使用的燃料一般是放射性重金屬：鈾、鈽。
1「鈾」發裂變
如果除去核反應堆，核電站和火電站除了生成蒸汽的熱源不同外，差異很少。
而建造乙個核反應堆需要一種特別的鈾。 鈾是地球上一種相當普通的元素，在地球形成時就存在於這個行星中了。而最有價值的，是鈾-235。
雖然，鈾-235佔據了所有鈾存量中的0.7%，但它有乙個奇特的特性，那就是：它是少數能夠誘發裂變的物質之一。它既可以用於核能發電，也可以用於製造核彈。
除了鈾-235之外，核電站的另一種燃料就是：鈽-239。鈽-239可以使用中子轟擊鈾-238而得到———這是核反應堆中時時刻刻發生著的事。
鈾-235原子捕捉乙個正在穿過的中子的概率非常高。
在正常工作的核反應堆中（稱為臨界狀態），每次裂變釋放出的中子都會導致另一次裂變的發生。而，鈾-235原子捕捉中子並發生分解的過程非常迅速，單位以皮秒計算（1皮秒=一萬億分之一秒）。
當單個原子分解時，會有巨大的能量通過熱和伽馬輻射的形式釋放出來。
所有核電站反應堆的基本原理都是利用核裂變反應，對水進行加熱並將其轉化為蒸汽。再用蒸汽推動蒸汽輪機，而蒸汽輪機則帶動發電機來發電。
2密閉結構裡的反應
通常，鈾被製作成直徑相當於一枚硬幣大小、長度為2.5厘公尺左右的燃料元件。燃料元件被安裝到長燃料棒中，燃料棒又被組裝成燃料元件。
燃料元件通常被浸泡在壓力容器中，容器中的水起冷卻作用。
為使反應堆工作，浸泡在水中的燃料元件必須處於稍微超臨界的狀態。這意味著，如果沒有其他裝置，鈾最終將會過熱並熔化。
為防止這種情況出現，由吸收中子的材料製成的控制棒通過公升降裝置插入到燃料元件中，操作員通過公升降控制棒來控制核反應的程度。
當操作員希望鈾堆芯產生更多的熱量時，可將控制棒從鈾燃料元件中公升起。要使熱量減少，則降低控制棒以插入到鈾燃料元件中。在發生事故或者更換燃料時，控制棒還能被完全插入鈾燃料元件中以關閉核反應堆。
鈾燃料元件是乙個能夠產生極高能量的熱源，它加熱水並將其轉化為蒸汽。蒸汽推動蒸汽輪機，而汽輪機則帶動發電機來發電。
在某些反應堆中，反應堆產生的蒸汽通過二級中介熱交換裝置，將另乙個迴路的水加熱為蒸汽來轉動汽輪機。這種設計的好處是：放射性的水或者水蒸氣不會接觸到汽輪機。
同樣，在某些反應堆中，與反應堆堆芯接觸的冷卻流體是氣體（如二氧化碳）或者液態金屬（如鈉或鉀），這種型別的反應堆允許堆芯在更高的溫度下工作。 反應堆的壓力容器通常被放置在乙個用作輻射防護的混凝土襯裡內。
這個襯裡被安裝在乙個更大的鋼製密閉容器中，這個容器中有反應堆堆芯以及供工作人員維護反應堆的硬體設施（吊車等），容器的作用是防止放射性氣體或液體洩漏。
最後，這個密閉容器被外部的混凝土建築保護，它的強度能夠承受噴氣式飛機的撞擊。這些二級密閉結構對防範如在三里島事故中那樣的輻射或放射性蒸汽的洩漏是必要的。
前蘇聯的核電站中由於沒有二級密閉結構，最終導致了車諾比核電站事故。
中國核電站分布
中國大陸現有的核電站
當今的技術
現今正在運營的核反應堆可依裂變的方式區分為兩大類，各類中又可依控制裂變的手段區分為數個子類別：
核裂變反應堆通過受控制的核裂變來獲取核能，所獲核能以熱量為形式從核燃料中發布。現行核電站所用的全為核裂變反應堆，這也是本段的主述內容。核裂變反應堆的輸出功率為可調。
核裂變反應堆也可依世代分類，比如說第
一、第二和第三代核反應堆。現在的標準核反應堆都為壓水式核反應堆（pwr）。
快中子式核反應堆和熱中子式核反應堆的區別會在稍後講到。總體來說，快中子式反應堆產生的核廢料較少，其核廢料的半衰期也大大短於其它型式反應堆所產生的核廢料，但這種反應堆很難建造，運營成本也高。快中子式反應堆也可以當作增殖型核反應堆，而熱中子式核反應堆一般不能為此。
a. 壓水反應堆（pwr）
這種反應堆完全以高壓水來冷卻並使中子減速（即使在溫度極高時也是這樣）。大部分正在執行的反應堆都屬於這一類。儘管在三哩島出事的反應堆就是這一種，一般仍認為這類反應堆最為安全可靠。
這是一種熱中子式核反應堆。中國大陸秦山核電站一期工程、大亞灣核電站和台灣核三廠的反應堆為此型。
b. 沸水反應堆（bwr）
這些反應堆也以輕水作為冷卻劑和減速劑，但水壓較前一種稍低。正因如此，在這種反應堆內部，水是可以沸騰的，所以這種反應堆的熱效率較高，結構也更簡單，而且可能更安全。其缺點為，沸水會公升高水壓，因此這些帶有放射性的水可能突然洩漏出來。
這種反應堆也佔了現在執行的反應堆的一大部分。這是一種熱中子式核反應堆。台灣核一廠和核二廠兩座發電廠的反應堆為此型。
c. 壓重水式核反應堆（phwr）
這是由加拿大設計出來的一種反應堆，（也叫做candu），這種反應堆使用高壓重水來進行冷卻和減速。這種反應堆的核燃料不是裝在單一壓力艙中，而是裝在幾百個壓力管道中。這種反應堆使用天然鈾為核燃料，是一種熱中子式核反應堆。
這種反應堆可以在輸出功率開到最大時新增核燃料，因此能高效利用核燃料（因為可作精確控制），並節省濃縮鈾的成本；只是重水很貴。大部分壓重水式反應堆都位於加拿大，有一些**到阿根廷、中國、印度（未加入防止核**擴散條約）、巴基斯坦（未加入防止核**擴散條約）、羅馬尼亞和南韓。印度也在它的第一次核試爆後執行了一些壓重水式核反應堆（一般被稱為「candu的變種」）。
中國大陸秦山核電站三期工程的反應堆為此型。
d.石墨輕水型核反應堆（rbmk）
這是一種蘇聯的設計，它在輸出電力的同時還產生鈽。這種反應堆用水來冷卻並用石墨來減速。rbmk型與壓重水型在某些方面具有相同之處，即可以在執行中補充核燃料，並且使用的都是壓力管。
但是與壓重水型不同的是，這種反應堆不穩定，並且體積太大，無法裝置在外罩安全殼的建築物裡，這點很危險。rbmk型還有一些很重大的安全缺陷，儘管其中一些在車諾比核事故後被改正了。一般認為rbmk型是最危險的核反應堆型號之一。
車諾比核電站擁有四台rbmk型反應堆。
e.氣冷式反應堆（gcr）和高階氣冷式反應堆（agcr）
這種反應堆使用石墨作為減速劑，並用二氧化碳作為冷卻劑。其工作溫度較壓水式反應堆更高，因此熱效率也更高。一部分正在執行的反應堆屬於這一類，大部分位於英國。
老式的核電站（也就是magnox式）已經或即將關閉。但高階氣冷式核反應堆還會繼續執行10至20年。這是一種熱中子式核反應堆。
關閉這種核電站的費用很高，因其反應爐核心很大。
f. 液態金屬式快速增殖核反應堆（lmfbr）
這種反應堆使用液態金屬作為冷卻劑，而完全不用減速劑，並且在發電的同時生產出比消耗量更多的核燃料。這種反應堆在效率上很接近壓水式反應堆，而且工作壓力不需太高，因為液態金屬即使在極高溫下也不需加壓。法國的超級鳳凰核電站和美國的費公尺-i核電站用的都是這種反應堆。
2023年，日本的「文殊」實驗反應爐發生液態鈉洩漏，預計將會在2023年重新開始執行。這三個核電站都用到了液態鈉。這是一種快速中子式反應堆而不是熱中子式反應堆。
液態金屬式反應堆分為兩種：
液態鉛式反應堆
這種反應堆使用液態鉛來作為冷卻劑，鉛不但是隔絕輻射的絕佳材料，還能承受很高的工作溫度。還有，鉛幾乎不吸收中子，所以在冷卻過程中損失的中子較少，冷卻劑也不會變成帶放射性。與鈉不同的是，鉛是惰性元素，所以發生事故的機率也較小，但是，應用如此大量的鉛就不得不考慮毒性問題，而且清理起來也很麻煩。
這種反應堆經常用的是鉛鉍共熔合金。在這種情況下，鉍會產生一些小的放射性問題，因為它會吸收少量中子，而且也比鉛更容易變得帶放射性。
液態鈉式反應堆
大部分液態金屬式反應堆都屬於這一種。鈉很容易獲得，而且還能防止腐蝕。但是，鈉遇水即劇烈**，所以使用時一定要小心。
雖然這樣，處理鈉**並不比處理壓水式核反應堆中超高溫輕水的洩漏麻煩到**去。
放射性同位素溫差發電機
通過被動的衰變來獲取熱量。一些放射性同位素溫差發電機被用來驅動太空探測器（比如卡西尼-惠更斯號），蘇聯的一些偏遠地區燈塔，和某些心臟起搏器。這種發電機產生的熱會隨著時間逐漸減少，其熱能通過熱電效應轉換成電能。
工作原理
一般核電站的關鍵部分是：
核燃料反應爐燃料棒
中子減速劑
冷卻劑控制棒
反應爐壓力槽
反應爐中心緊急冷卻系統
反應堆保護系統
蒸汽發生器（沸水式反應堆中沒有這個）
安全殼建築
水幫浦渦輪機
發電機冷凝器
一般的熱電廠都有燃料**來產生熱，比如說天然氣、煤或石油。對於核電廠來說，它需要的熱來自於核反應堆中的核裂變。當乙個相當大的可裂變原子核（一般為鈾-235或鈽-239）被乙個中子轟擊時，它便**為兩個或更多個部分，同時釋放出能量和中子，這個過程就叫做核裂變。
原子核釋放出的中子會繼續轟擊其它原子核。當這個鏈式反應被控制的時候，它釋放出的能量便可用來燒水，產生出的水蒸氣會驅動渦輪機，從而產生電能。需要記住的是，核**中發生的是「不受控制的」鏈式反應，而核反應堆中的裂變速度無法達到核**所需要的速度，這是因為商業用核燃料的濃度還不夠高。
（參看濃縮鈾）
鏈式反應被一些能夠吸收或減慢中子的材料控制著。在以鈾為核燃料的反應堆當中，中子需要被減慢速度，因為當慢速中子轟擊鈾-235原子核時是更容易發生裂變的。輕水反應堆使用普通水來減慢中子並進行冷卻。
當水的溫度公升高到一定程度時，它便達到了工作溫度，此時它的密度會降低，因此沒被它吸收的少量中子會被減得足夠慢，然後去引發新的裂變。負反饋將裂變速度保持在一定水平。
核電站實習報告
目錄1.實習目的 2 2.實習內容 2 2.1 概述 2 2.2反應堆結構 7 2.3 堆芯組成 14 2.4 蒸汽發生器結構 16 2.5 汽輪機結構 17 2.6 除氧器 19 2.7田灣全數位化儀控系統 21 3.實習總結 22 1 訓練從核電站業設計 施工 監理及系統執行管理等工作所必須的各...
核電站概論講稿
本文由宋之天子門生貢獻 doc文件可能在wap端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇txt，或 原始檔到本機檢視。核電站概論講稿 第一章緒論世界電力工業回顧我國電力工業現狀世界核電發展與現狀我國核電發展與現狀核電基本知識一,世界電力工業回顧電力工業起源於 10 世紀後期.1875 年世界上第一台火力發電機組...
施工臨時用電方案 核電站
目錄一 編制說明 1 二 工程概況 1 三 施工臨時用電設計 1 1 臨時用電施工部署 1 2 主要用電施工機械裝置使用表 2 3 施工臨時用電計算 2 四 配電線路的設計 3 1 施工現場配電線路的設計 3 2 基本保護系統 3 3 配電箱及導線 開關選擇 3 五 選擇配電箱與開關箱 4 六 接地...