一、高温气冷核反应堆需要大量水源吗
高温气冷堆优点很多,但是有一点足以秒杀它,那就是体积。高温气冷堆吗,当然是用气体来进行冷却,冷却剂要么比热大,要么导热性好。比热大,可以减少工质用量;导热性好,可以加快散热速度。水本身的密度比气体大得多,而且气体的比热容超级的低,因为比热容极其低,为了达到冷却效果,只好用巨大体积气体,导致反应堆体积是一般压水堆的几百倍。一般的压水堆,高压水不仅用于冷却,水本身就是极佳的中子慢化剂,气冷堆还需另用大量石墨。气冷堆的特点决定了它适合民用,军用就不好。还有就是气冷堆体积一大,安全壳就大,超强高压使外壳体积厚度极大,重量极重。潜艇那么小一地方,就算是ssbn,撑死一万六七千吨,根本装不下。对于潜艇来说,体积小功率密度高是最主要的,所以主要用压水堆,也有用液态金属冷却堆。还有啊,核潜艇的工作条件是非常苛刻的,在高压环境下的管阀老化和损坏的速度很快,安全性是大问题啊,而管阀线路的加是我国的弱项。
二、核反应堆为什么用铀棒
核反应堆根据燃料类型分为天然气铀堆、浓缩铀堆、钍堆;根据中子能量分为快中子堆和热中子堆;根据冷却剂(载热剂)材料分为水冷堆、气冷堆、有机液冷堆、液态金属冷堆;根据慢化剂(减速剂)分 为石墨堆、重水堆、压水堆、沸水堆、有机堆、熔盐堆、铍堆;根据中子通量分为高通量堆和一般能量堆;根据热工状态分为沸腾堆、非沸腾堆、压水堆;根据运行方式分为脉冲堆和稳态堆,等等。(下面很重要) 还需要说明的是,铀矿石不能直接做核燃料。铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序,制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作。
三、核电站什么叫冷停堆
工作原理 因为冷水反应堆的机组停止工作了
核反应堆工作原理图
核反应堆是核电站的心脏,它的工作原理是这样的: 原子由原子核与核外电子组成。原子核由质子与中子组成。当铀235的原子核受到外来中子轰击时,一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核,同时放出2—3个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核,引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气,推动气轮机发电。由此可知,核反应堆最基本的组成是裂变原子核+热载体。但是只有这两项是不能工作的。因为,高速中子会大量飞散,这就需要使中子减速增加与原子核碰撞的机会;核反应堆要依人的意愿决定工作状态,这就要有控制设施;铀及裂变产物都有强放射性,会对人造成伤害,因此必须有可靠的防护措施。综上所述,核反应堆的合理结构应该是:核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置。 还需要说明的是,铀矿石不能直接做核燃料。铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序,制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作。 反应堆的类型很多,但它主要由活性区,反射层,外压力壳和屏蔽层组成。活性区又由核燃料,慢化剂,冷却剂和控制棒等组成。现在用于原子能发电站的反应堆中,压水堆是最具竞争力的堆型(约占61%),沸水堆占一定比例(约占24%),重水堆用的较少(约占5%)。压水堆的主要特点是:1)用价格低廉、到处可以得到的普通水作慢化剂和冷却剂,2)为了使反应堆内温度很高的冷却水保持液态,反应堆在高压力(水压约为15.5 MPa )下运行,所以叫压水堆;3)由于反应堆内的水处于液态,驱动汽轮发电机组的蒸汽必须在反应堆以外产生;这是借助于蒸汽发生器实现的,来自反应堆的冷却水即一回路水流入蒸汽发生器传热管的一侧,将热量传给传热管另一侧的二回路水,使后者转变为蒸汽(二回路蒸汽压力为6—7 MPa,蒸汽的温度为275—290 ℃);4)由于用普通水作慢化剂和冷却剂,热中子吸收截面较大,因此不可能用天然铀作核燃料,必须使用浓缩铀(铀-235的含量为2—4%)作核燃料。沸水堆和压水堆同属于轻水堆,它和压水堆一样,也用普通水作慢化剂和冷却剂,不同的是在沸水堆内产生蒸汽(压力约为7 MPa),并直接进入气轮机发电,无需蒸汽发生器,也没有一回路与二回路之分,系统特别简单,工作压力比压水堆低。然而,沸水堆的蒸汽带有放射性,需采取屏蔽措施以防止放射性泄漏。重水堆是用重水作慢化剂和冷却剂,因为其热中子吸收截面远小于普通水的热中子吸收截面,所以可以用天然铀作为重水堆的核燃料。所谓热中子,是指铀-235原子核裂变时射出的快中子经慢化后速度降为2200 m/s、能量约为1/40 eV的中子。热中子引起铀-235核裂变的可能性,比被铀-238原子核俘获的可能性大190倍。这样,在以天然铀为燃料的重水堆中,核裂变链锁反应可持续进行下去。由于重水慢化中子不如普通水有效,因此重水堆的堆芯比轻水堆大得多,使得压力容器制造变得困难。重水堆仍需配备蒸汽发生器,一回路的重水将热量带到蒸汽发生器,传给二回路的普通水以产生蒸汽。重水堆的最大优点是不用浓缩铀而用天然铀作核燃料,但是阻碍其发展的重要原因之一是重水很难得到,因为在天然水中重水只占1/6500。
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