核电站发电原理(核电站发电原理原子核裂变)

很多人很好奇，核电站的原理是什么？今天就来看看吧；

简单来说，核电站原理的一个步骤就是“烧开水”。下面详细回答一下。我们来普及一下核电站的原理。希望我有耐心看完。

烧水本质上是能量转换，其他能量转换成水的热能。但是核能在核电站里是用来“烧水”的，是在反应堆里进行的。这一步比火电厂锅炉“烧水”要复杂得多，因为涉及到核裂变反应。

众所周知，火力发电厂利用煤、石油或天然气发电，水力发电厂利用水力发电，核电站利用原子核的裂变能发电。目前，世界上60%以上的核电站是压水堆核电站，主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及相关系统设备组成。

核电站利用核能发电，核心设备是核反应堆。核反应堆加热水产生蒸汽，将核裂变能转化为热能；蒸汽推动汽轮机旋转，热能转化为机械能；然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转化为电能。

核电站的工作原理

常见的核电站根据反应堆原理不同可分为压水堆、candu核电厂、沸水堆和快堆。目前中国主要的核电站由压水堆核电站和坎杜核电站组成。

压水堆核电站

目前，世界上60%以上的核电站是压水堆核电站，主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及相关系统设备组成。

在核电站中，反应堆的作用是进行核裂变，将核能转化为水的热能。水作为冷却剂，在反应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压的水，然后沿管道进入蒸汽发生器的U形管，将热量传递给U形管外的水，使之成为饱和蒸汽。

被冷却的水被主泵抽回反应堆重新加热，这样就形成了吸热和放热的闭合循环。这个循环称为一回路，也称为核蒸汽供应系统。主回路的压力由调压器控制。由于一回路的主要设备是核反应堆，所以一回路及其辅助系统和厂房一般称为核岛(NI)。

蒸汽发生器产生的蒸汽进入汽轮机膨胀做功，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子转动的机械能。汽轮机的转子与发电机的转子是刚性连接的，所以汽轮机直接带动发电机发电，将机械能转化为电能。

成品蒸汽(排汽)排入凝汽器，经循环冷却水(如海水)冷却，凝结成水，再由凝结水泵送至加热器预热，再由给水泵送入蒸汽发生器，完成汽轮机工质的闭式循环。我们称这个回路为二次回路。循环冷却水的二次回路系统与常规火电厂的蒸汽动力回路大致相同，因此它及其辅助系统和电厂统称为常规岛(CI)。

综上所述，压水堆核电站核能转化为电能是通过四个主要设备分四步实现的。

(1)反应堆——将核能转化为水的热能；

(2)蒸汽发生器——将一回路中的高温高压水的热量传递给二回路中的水，使之成为饱和蒸汽；

(3)汽轮机——饱和蒸汽的热能转化为汽轮机转子高速旋转的机械能；

(4)发电机-将汽轮机的机械能转化为电能。

即核能发电包含了从核能到热能到机械能再到电能的能量转换全过程。后两种能量转换过程与常规火电厂基本相同，只是设备技术参数略有不同。核反应堆在功能上相当于火电厂的锅炉系统(火电厂用锅炉“烧水”)。但由于是强放射源，流经反应堆的冷却剂具有一定的放射性，一般不适合直接送入汽轮机。因此，压水堆核电站比普通核电站多了一个电源回路。

扩展:

目前水电站、风力发电站、火电站、核电站等。所有这些最终都将机械能转化为电能。但是前面几个步骤的能量转换不一样。

就是水的势能→水轮机的机械能→带动发电机产生电能。

就是风力的动能→风车的机械能→带动发电机产生电能。

就是火电燃料的化学能→水的热能→汽轮机的机械能→带动发电机产生电能。

就是核反应的能量→水的热能→汽轮机的机械能→带动发电机产生电能。

其中，核电站和火电厂门前的台阶，简单来说就是“烧开水”，只是原料不同。一个是核燃料，一个是煤炭等化石燃料。但是核电站因为核裂变反应，比火电厂更复杂。

坎杜核电站

重水堆是以重水(氘和氧的化合物)为慢化剂的反应堆，工作原理与压水堆核电站类似。主要优点是天然铀可直接用作核燃料，同时采用不停堆燃料方式；但体积比轻水堆大，造价高，重水贵，发电成本也比较高。

沸水反应堆核电站

沸水堆使用轻水作为慢化剂和冷却剂，只有一个回路。反应堆中的水沸腾产生的蒸汽直接进入汽轮机发电。与压水堆相比，沸水堆的工作压力较低；因为减少了一个回路，设备成本比压水堆低。但这可能导致汽轮机等设备的放射性污染，给设计、运行和维护带来不便。

快堆核电站

快中子反应堆直接利用快中子引起的核裂变链式反应释放的能量发电，不需要慢化剂，体积小，功率密度高。快堆可以将铀的利用率提高到60%以上，最大限度减少核废料，最大限度减少放射性废料。但快堆对燃料元件加工和乏燃料后处理的要求很高，对材料的要求也比较苛刻。