核能發(fā)電介紹

核能發(fā)電是利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電，它是實現(xiàn)低碳發(fā)電的一種重要方式。國際原子能機構(gòu)2011年1月公布的數(shù)據(jù)顯示，全球正在運行的核電機組共442座，核電發(fā)電量約占全球發(fā)電總量的16%。擁有核電機組最多的國家依次為：美國、法國、日本和俄羅斯 。

核能發(fā)電利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應(yīng)所產(chǎn)生的熱，將水加 熱成高溫高壓，核反應(yīng)所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），而所需要的燃料體積與火力電廠相比少很多。核能發(fā)電所使用的的鈾235純度只約占3%－4%，其余皆為無法產(chǎn)生核分裂的鈾238。

舉例而言，核電廠每年要用掉50噸的核燃料，只要2支標準貨柜就可以運載。如果換成燃煤，則需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來，剛好接近全***692萬戶的瓦斯用量。

利用核能發(fā)電的過程

1、核裂變發(fā)電

核裂變發(fā)電是將原子核裂變所釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋：穗娬局械姆磻?yīng)堆種類很多 ， 目前技術(shù)比較成熟且投入商業(yè)運行使用的一般有如下幾種 ：壓水堆、沸水堆、重水堆和其它堆 ，主力堆型是壓水反應(yīng)堆。壓水堆核電站主要由原子核反應(yīng)堆、一回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)與設(shè)備組成。一回路系統(tǒng)也稱為核島 ，是將裂變轉(zhuǎn)化為水蒸汽的熱能裝置。反應(yīng)堆所產(chǎn)生核能， 使堆芯發(fā)熱溫度升高 ，高溫、高壓的冷卻水在主泵驅(qū)動下流進堆芯 ，將堆芯中的熱量帶至蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器再把熱量傳遞給二回路循環(huán)系統(tǒng)中的給水，使給水加熱成為高壓蒸汽， 放熱后的冷卻水又重新流回堆芯。這樣循環(huán)往復構(gòu)成一個密閉的循環(huán)回路。為了確保安全， 將整個一回路循環(huán)系統(tǒng)主設(shè)備集中安裝在安全殼內(nèi)。

二回路循環(huán)系統(tǒng)亦稱常規(guī)島 ， 由汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、二回路循環(huán)泵、加熱器除氧器及水箱等設(shè)備組成。二回路中蒸汽發(fā)生器的給水吸收了一回路傳來的熱量后變成高壓蒸汽 ，推動汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。做功后的廢氣在凝汽器內(nèi)冷卻凝結(jié)成水 ，再由給水泵送入加熱器加熱后重新返回蒸汽發(fā)生器 ，再變成高壓蒸汽推動發(fā)電機做功發(fā)電 ，這樣就構(gòu)成了第二個密閉循環(huán)回路。二回路系統(tǒng)設(shè)備均安裝在汽輪發(fā)電機組廠房內(nèi)。

2、核聚變發(fā)電

研究表明，核聚變反應(yīng)中每個核子放出的能量比核裂變反應(yīng)中每個核子放出的量大約要高 4 倍，因此核聚變能是比核裂變更為巨大的一種能量。太陽能就是氫發(fā)生核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的。核聚變反應(yīng)也稱為熱核反應(yīng)。核聚變反應(yīng)所用的燃料是氘和氚，既無毒性，又無放射性，不會產(chǎn)生環(huán)境污染和溫室效應(yīng)氣體，是最具開發(fā)應(yīng)用前景的清潔能源。核聚變?nèi)剂想诤Ｋ写罅看嬖冢Ｋ写蠹s每600 個氫原子就有一個氘原子，因此地球上海水中氘的總量約為 40 萬億 t。海水中所含的氘為 30 mg /L。

這些氘完全聚變所釋放的聚變能則相當于300 L 汽油燃燒的能量。從這個意義上說，如果實現(xiàn)了核聚變能的利用，則1 L海水就相當于300 L 汽油。因此海水中提取氘幾乎是取之不盡，用之不竭。而核聚變反應(yīng)所需的另一種原料氚可以由鋰制造，地球上鋰的存儲量約為兩千多億噸，足以滿足人類開發(fā)利用核聚變能的需要。此外，據(jù)資料介紹，月球上儲有豐富的氦－3，氘與氦－3 的核聚變反應(yīng)所釋放的能量比氘 － 氚核聚變反應(yīng)釋放的能量還要大，而且氘與氦 － 3 的核聚變反應(yīng)基本上不產(chǎn)生中子，因此可以大大減輕設(shè)備材料的輻射損傷，降低感生放射性的水平。

人們探測月球、開發(fā)月球的意義由此可見一斑。然而，實現(xiàn)“受控核聚變”一直是困擾核聚變能利用的難題，為國內(nèi)外研究機構(gòu)所關(guān)注。2006 年 11 月，歐盟、印度、日本、韓國、美國、俄羅斯和中國七方正式達成協(xié)議，選擇在法國的卡達拉奇建造世界上第一個受控核聚變實驗反應(yīng)堆，預計用 10 年時間完成，如果成功，全世界未來的電力供應(yīng)將不再受各種復雜條件的制約。

核能發(fā)電的優(yōu)缺點

1、優(yōu)點

（1）核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此 核能發(fā)電 核能發(fā)電不會造成空氣污染。

（2）核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。

（3）核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機就可以完成運送。

（4）核能發(fā)電的成本中，燃料費用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。

2、缺點

（1）為核裂變鏈式反應(yīng)提供必要的條件，使之得以進行。

（2）鏈式反應(yīng)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于發(fā)電，還會釀成災害。（如切爾諾貝利核電站和福島核電站等等）

（3）裂變反應(yīng)產(chǎn)生的能量要能從反應(yīng)堆中安全取出。

（4）裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和放射性物質(zhì)對人體危害很大，必須設(shè)法避免它們對核電站工作人員和附近居民的傷害。

（5）核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當大的政治困擾。

（6）核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境裏，故核能電廠的熱污染較嚴重。

（7）核能電廠投資成本太大，電力公司的財務(wù)風險較高。

（8）核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉(zhuǎn)。

（9）核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。

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