核反应堆从根本上说就是一个大型水壶,用来加热水产生水蒸气用来驱动轮机以产生大量的低碳电力。
核反应堆
那么核反应堆是怎样加热水的呢?
核反应堆由原子分裂驱动,这个过程称为裂变,粒子即(一个"中子")向原子发射,然后将原子撞击成两个较小的原子和一些额外的中子。一些被释放的中子随后击中其他原子,导致它们也裂变,并释放出更多的中子。这称为连锁反应。
连锁反应中原子的裂变也会释放大量的能量作为热量。产生的热量通过循环流体(通常是水)从反应器中去除。然后这种热量可以用来产生蒸汽,从而驱动涡轮机进行电力生产。
为了确保核反应以正确的速度发生,控制它产生的热量,反应堆有加速、减缓或关闭核反应的系统。这通常是用控制棒完成的,控制棒通常由中子吸收材料(如银和铜)制成。
铀235是自然界中能够找到的最重元素,是制造核武器的原料,同时也是核反应堆中最常用的燃料。
核反应堆有许多不同的形状和大小——有的用水冷却核心,有的则使用气体或液态金属。最常见的动力反应堆类型是水,世界上90%以上的反应堆是水基反应堆。
核反应堆在发电方面非常可靠,无论天气或季节如何,它能够每天24小时运行几个月。此外,大多数核反应堆可以运行很长时间——在许多情况下超过60年。比如,2019年位于佛罗里达州的一个机组成为世界上第一个获得80年运营许可的反应堆。
目前,我国共有62个核电机组,其中47个机组装料投入运行, 分布在18座核电厂中。可以看到,核电站都是建立在沿海地区。
为什么核电站都要建造在沿海地区呢?主要有以下几个原因:
- 地质要求。核电站地理环境要求抗震的级别特别高,因为一旦发生了地震势必会造成核泄漏,那后果可就非常严重。
- 要有冷源。核燃料在裂变时会产生巨大的热量,通常需要使用大量的水作为载体进行散热,以便冷却设备。
- 位置要求。要远离人群密集的地方,尽量减少对人和生态的伤害。