伊莉百科全書 >>所屬分類 >> 科學理論    科研機構   

核能發電 編輯詞條 發表評論(0)

 核能發電 (nuclear electric power generation)




利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。它與火力發電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐﹐以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外﹐其他類型的動力堆都是一迴路的冷卻劑通過堆心加熱﹐在蒸汽發生器中將熱量傳給二迴路或三迴路的水﹐然後形成蒸汽推動汽輪發電機。沸水堆則是一迴路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽﹐經汽水分離並乾燥後直接推動汽輪發電機。 



簡史 :

核能發電的歷史與動力堆的發展歷史密切相關。動力堆的發展最初是出於軍事需要。1954年﹐蘇聯建成世界上第一座裝機容量為 5兆瓦(電)的核電站。英﹑美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年﹐有5個國家建成20座核電站﹐裝機容量1279兆瓦(電)。由於核濃縮技術的發展﹐到1966年﹐核能發電的成本已低於火力發電的成本。核能發電真正邁入實用階段。1978年全世界22個國家和地區正在運行的30兆瓦(電)以上的核電站反應堆已達200多座﹐總裝機容量已達107776兆瓦(電)。80年代因化石能源短缺日益突出﹐核能發電的進展更快。到1991年﹐全世界近30個國家和地區建成的核電機組為423套﹐總容量為3.275億千瓦﹐其發電量佔全世界總發電量的約16%。 



中國大陸的核電起步較晚﹐80年代才動工興建核電站。中國自行設計建造的30萬千瓦(電)秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站正加緊施工。 



核能發電原理: 

核能發電的能量來自核反應堆中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235﹑鈽-239﹑鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片﹐同時放出中子和大量能量的過程。反應中﹐可裂變物的原子核吸收一個中子後發生裂變並放出兩三個中子。若這些中子除去消耗﹐至少有一個中子能引起另一個原子核裂變﹐使裂變自持地進行﹐則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現鏈式反應是核能發電的前提。 



要用反應堆產生核能﹐需要解決以下4個問題﹕為核裂變鏈式反應提供必要的條件﹐使之得以進行。鏈式反應必須能由人通過一定裝置進行控制。失去控制的裂變能不僅不能用於發電﹐還會釀成災害。裂變反應產生的能量要能從反應堆中安全取出。裂變反應中產生的中子和放射性物質對人體危害很大﹐必須設法避免它們對核電站工作人員和附近居民的傷害。 



根據計算﹐以鈾-235﹑鈽-239﹑鈾-233這些易裂變物質作核燃料時﹐每次裂變釋放出的可利用能量大約都是200兆電了伏﹐每產生1兆瓦功率﹐鈾-235的消耗率約為1.22克/天。1座百萬千瓦級核電站年消耗鈾-235約25噸。 



核能發電經濟性:

經濟性以發電成本衡量。構成核能發電成本的因素很多﹐包括基建投資費用﹑安全防護費用﹑核燃料費用﹐以及核電站退役處理費用。核電發展初期﹐不僅基建投資費用昂貴﹐核燃料生產過程複雜﹐需要龐大的設備﹐加上特殊的安全措施需要﹐核能發電成本高於火電成本1倍以上。到60年代﹐核能發電成本已接近火電成本。到80年代﹐核電的成本已低於火電。據美國1984年統計﹐核電成本為2.7美分/千瓦時﹐而燃煤的發電成本為3.2美分/千瓦時﹐燃油發電成本為6.9美分/千瓦時。 



核電成本隨各國經濟發展水平﹑科學技術水平而異﹐以上所列均為核電發展水平較高的國家的數據。核能發電的成本雖然有了很大降低﹐但近年來發現核電站退役處理的費用遠比早先預計的為高。因此﹐核電的總成本還應有所增加。 



核燃料資源:

自然界存在的可裂變元素只有鈾-235﹐而它只佔天然鈾中的0.7%﹐其餘均為鈾-238。但是﹐在核電站中可將一部分鈾-238轉變為鈽-239﹔同樣﹐也可以將自然界中大量存在的釷-232轉變為可裂變的鈾-233。因此﹐估計核燃料資源時﹐必須考慮核燃料增殖這一因素。這樣﹐核燃料的儲藏量遠遠超過化石燃料﹐能長期滿足核能發電的需要。 



核電安全:

核能發電時存在大量放射性物質﹐需要特殊的防護設施。因此﹐核電站在設計﹑建造﹑運行時﹐要注意以下5個問題。 



實施縱深設防原則﹕即在設計時就分三個層次進行安全設防﹕第一﹐通過設計逾度﹑質量管理﹑運行人員培訓等措施提高可靠性﹐儘量減少事故。第二﹐設置安全系統﹐一旦事故發生﹐防止堆心損壞。第三﹐在發生概率極低的堆心損壞事故後﹐安全系統將儘量限制放射性物質向環境釋放。 



設計基準事故(DBA)﹕用於設計核電站工程安全設施的一些假設事故。不同類型的核電站其 DBA不同。輕水堆的DBA包括﹕冷卻劑喪失事故﹑彈棒事故﹑蒸汽管破裂事故等。它們中後果最嚴重的是失水事故。在壓水堆中假設為主管道的雙端斷裂﹐也稱為最大可信事故。



概率安全評價(PSA)﹕這是70年代後期發展起來的一種安全評價方法﹐核電站第一個完整的PSA報告是1975年美國正式發表的反應堆安全研究(WASH-1400)。該法分析輕水堆核電站中所有可能造成堆心損壞的事故﹐計算出各自發生的頻率值﹐總和為一萬七千堆年分之一﹔計算出核電站事故給公眾帶來的風險值。計算說明 100座核電站的事故風險比人為的非核事故或自然災害所造成的總風險約小1萬倍。PSA一方面能給出風險值﹐使核電站安全有了定量化的描述﹐同時它系統地分析可能發生的各種故障模式﹐因而可給出事故的整體特性﹐成了安全研究方面的一個有力工具。 



制訂應急計畫﹕預先規劃和準備一旦核電站發生放射性泄漏事故時﹐為避免或減緩可能對電站工作人員和周圍居民健康造成有害影響及其他放射性後果所採取的措施和行為。 



執行輻射防護三原則﹕核能發電的輻射安全同樣遵循國際上廣泛採用的輻射防護三原則﹐即實踐的正當性﹑輻射防護的最優化﹑個人所受的劑量當量不得超過國際輻射防護委員會對相應情況所建議的限值。 



熱核聚變發電:

正在研究中的一種核能發電形式﹐它是利用氫的同位素氘-氚或氘-氘在極高溫下發生核聚變反應釋放出巨大能量而發電的。通過核聚變釋放巨大能量已為人類掌握﹐例如氫彈爆炸。但這種能量釋放是在瞬間完成的﹐人類無法控制﹐自然不能用於發電。正在研究的是如何實現對熱核聚變反應的人工控制。由於核聚變燃料的熱值相當高﹐1千克氘相當於4千克鈾-235﹐8600噸汽油或11000噸煤﹔加之這種核聚變燃料的儲量遠比其他核燃料多﹐所以﹐在人類面臨能源短缺的情況﹐美﹑蘇﹑日﹑德﹑英﹑法﹑中等國都投入相當大的力量從事聚變發電的研究。

附件列表


→如果您認為本詞條還有待完善,請 編輯詞條

上一篇境界之輪迴下一篇摺紙藝術

詞條內容僅供參考,如果您需要解決具體問題
(尤其在法律、醫學等領域),建議您咨詢相關領域專業人士。
1

收藏到: Favorites  

詞條信息

MX-5
MX-5
幼兒生(0/200)
詞條創建者 發短消息   

相關詞條