核電站發電原理是什麼?炎炎夏日到來,各大城市又到了用電高峰期,很多小城市還在因為缺電而困擾,不能享受電力帶來的方便,現在中國主要依靠的還是火力發電,随着科技的進步,核能發電也逐步進入人們的視野,那麼核電站聽起來很高大上,那究竟是怎麼運行的呢?,我來為大家科普一下關于核電站發電原理是什麼?下面希望有你要的答案,我們一起來看看吧!
炎炎夏日到來,各大城市又到了用電高峰期,很多小城市還在因為缺電而困擾,不能享受電力帶來的方便,現在中國主要依靠的還是火力發電,随着科技的進步,核能發電也逐步進入人們的視野,那麼核電站聽起來很高大上,那究竟是怎麼運行的呢?
其實核電站最主要的一部分工作就是能量轉化,和火力發電一樣,核電站原理其中的一步是「燒水」。下面詳細回答,普及一下核電站的原理。
燒水本質上是能量轉化,其他能量轉化成了水的熱能。而核電站「燒水」用的是核能,在反應堆裡進行,這一步比火電站用鍋爐「燒水」複雜很多,因為涉及核裂變反應。
衆所周知,火力發電廠利用煤、石油或天然氣發電,水力發電站利用水力發電,而核電站則是利用原子核的裂變能發電。目前世界上的核電站60%以上都主要由反應堆、蒸汽發生器、汽輪機、發電機及有關系統設備組成。其工作原理流程如圖1.1所示。
在核電站中,反應堆的作用是進行核裂變,将核能轉化為水的熱能。水作為冷卻劑在反應堆中吸收核裂變産生的熱能,成為高溫高壓的水(注:這就是「燒水」,隻是用核反應的能量在反應堆裡燒水,這一步比火電站用鍋爐「燒水」複雜很多)。然後沿管道進入蒸汽發生器的U形管内,将熱量傳給U形管外側的汽輪機工質(水),使其變為飽和蒸汽。 被冷卻後的冷卻劑再由主泵打回到反應堆内重新加熱,如此循環往複,形成一個封閉的吸熱和放熱的循環過程,這個循環回路稱為一回路,也稱核蒸汽供應系統。一回路的壓力由穩壓器控制。由于一回路的主要設備是核反應堆,通常把一回路及其輔助系統和廠房統稱為核島(NI)。 汽輪機工質(水)在蒸汽發生器中被加熱成蒸汽後進入汽輪機膨脹做功,将蒸汽焓降放出的熱能轉變為汽輪機轉子旋轉的機械能。汽輪機轉子與發電機轉子兩軸剛性相連,因此,汽輪機直接帶動發電機發電,把機械能轉換為電能。 作完功後的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器,由循環冷卻水(如海水)進行冷卻,凝結成水,然後由凝結水泵送入加熱器預加熱,再由給水泵将其輸入蒸汽發生器,從而完成了汽輪機工質的封閉循環,我們稱此回路為二回路。二回路系統與常規火電廠蒸汽動力回路大緻相同,故把它及其輔助系統和廠房統稱為常規島(CI)。 綜上所述,壓水堆核電站将核能轉變為電能是分四步,在四個主要設備中實現的:
(1)反應堆——将核能轉變為水的熱能;(注:「燒水」)
(2)蒸汽發生器——将一回路高溫高壓水中的熱量傳遞給二回路的水,使其變成飽和蒸汽;
(3)汽輪機——将飽和蒸汽的熱能轉變為汽輪機轉子高速旋轉的機械能;
(4)發電機——将汽輪機傳來的機械能轉變為電能。 即,核能發電包括核能→熱能→機械能→電能的能量轉換全過程。其中後兩種能量轉換過程與常規火力發電廠内的工藝過程基本相同,隻是在設備的技術參數上略有不同。核反應堆從功能上相當于火電廠的鍋爐系統(火電站用鍋爐「燒水」)。
但由于它是強放射源,流經反應堆的冷卻劑帶有一定的放射性,一般不宜直接送入汽輪機,所以壓水堆核電站比普通電廠多了一套動力回路。
目前的水電站、風電站、火電站、核電站等最後都是把機械能→電能。但前面步驟的能量轉化是不同的。 水電是水的勢能→水輪機的機械能→帶動發電機産生電能。 風電是風的動能→風車的機械能→帶動發電機産生電能。 火電是燃料的化學能→水的熱能→汽輪機的機械能→帶動發電機産生電能。 核電是核反應的能量→水的熱能→汽輪機的機械能→帶動發電機産生電能。
其實,核電站和火電站前面的步驟簡單說都是「燒水」,隻是原料不同而已啦。一個是核燃料,一個是煤等化石燃料。但由于涉及核裂變反應,導緻核電站比火電站複雜。 嗯,反應堆就在中間那兩個大圓柱子裡。
随着科技的發展相信過不了多久,核電站就像火力發電站一樣,在各大城市中扮演重要角色,為人民的生活提供便利,減少污染。
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