核电站的工作原理 核电站的工作原理简单

众所周知 , 火力发电厂利用煤、石油或天然气发电 , 水力发电站利用水力发电 , 而核电站则是利用核能发电,核心设备是核反应堆 。核反应堆加热水产生蒸汽 , 将原子核裂变能转化为热能;蒸汽压力推动汽轮机旋转 , 热能转化为机械能;然后汽轮机带动发电机旋转 , 将机械能转变成电能 。

核电站的工作原理  核电站的工作原理简单

文章插图
核电站工作原理通用示意图
常见的核电站依据反应堆原理不同可分为压水堆核电站、重水堆核电站、沸水堆核电站、快堆核电站 。目前我国主要核电站由压水堆核电站和重水堆核电站组成 。
压水堆核电站
目前世界上的核电站60%以上都是压水堆核电站 , 其主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及有关系统设备组成 。
核电站的工作原理  核电站的工作原理简单

文章插图
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型管内 , 将热量传给U型管外侧的水 , 使其变为饱和蒸汽 。
冷却后的水再由主泵打回到反应堆内重新加热 , 如此循环往复 , 形成一个封闭的吸热和放热的循环过程 , 这个循环回路称为一回路 , 也称核蒸汽供应系统 。一回路的压力由稳压器控制 。由于一回路的主要设备是核反应堆 , 通常把一回路及其辅助系统和厂房统称为核岛(NI) 。
由蒸汽发生器产生的水蒸汽进入汽轮机膨胀作功 , 将蒸汽、的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能 。汽轮机转子与发电机转子两轴刚性相连 , 因此汽轮机直接带动发电机发电 , 把机械能转换为电能 。
作完功后的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器 , 由循环冷却水(如海水)进行冷却 , 凝结成水 , 然后由凝结水泵送入加热器预加热 , 再由给水泵将其输入蒸汽发生器 , 从而完成了汽轮机工质的封闭循环 , 我们称此回路为二回路 。循环冷却水二回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路大致相同 , 故把它及其辅助系统和厂房统称为常规岛(CI) 。
综上所述 , 压水堆核电站将核能转变为电能是分四步 , 由四个主要设备实现的:
(1)反应堆?将核能转变为水的热能;
(2)蒸汽发生器?将一回路高温高压水中的热量传递给二回路的水 , 使其变成饱和蒸汽;
(3)汽轮机?将饱和蒸汽的热能转变为汽轮机转子高速旋转的机械能;
(4)发电机?将汽轮机传来的机械能转变为电能 。
核电站的工作原理  核电站的工作原理简单

文章插图
重水堆核电站
重水堆是以重水(氘和氧组成的化合物)作慢化剂的反应堆 , 其工作原理与压水堆核电站类似 。主要优点是可以直接利用天然铀作核燃料 , 同时采用不停堆燃料方式;但体积比轻水堆大 , 建造费用高 , 重水昂贵、发电成本也比较高 。
核电站的工作原理  核电站的工作原理简单

文章插图
沸水堆核电站
沸水堆利用轻水作慢化剂和冷却剂 , 只有一个回路 , 水在反应堆内沸腾产生蒸汽直接进入汽轮机发电 。与压水堆相比 , 沸水堆工作压力低;由于减少了一个回路 , 其设备成本也比压水堆低;但这样可能使汽轮机等设备受到放射性污染 , 给设计、运行和维修带来不便 。