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核电站

核电站

核电站将核裂变过程中释放的能量转换成电能。

地理

关键词

核电站, 反应堆, 核能, 发电厂, 能量生产, 发电机, 核, 分裂, 能源, 原子, 铀, 放射性, Paks, 电流, 量子物理学, 辐射, 粒子, 粒子物理学, 地理, 物理, 多瑙河

相关附加项

场景

核电站

  • 取水站
  • 冷却水管
  • 反应堆体
  • 电源线
  • 放射性废物储存

核电站是一种热电站,因为燃料是用来产生热量的。锅炉(称为反应堆)内释放的热量由冷却剂输送,用于产生蒸汽。与其他类型的热电站不同的是,所需的热量是通过一个不同的过程——核裂变释放的。

使用压水式反应堆的核电站占世界上运行的核电站的绝大部分。世界上大约有300座核反应堆,生产世界上60%的核能。
在压水式反应堆中,水在两个彼此隔绝的独立系统中循环。

初级回路中,热量在反应器的钢容器中产生,燃料组件在这里被加压水包围;因此得名“压水式反应堆”。

水具有双重作用:一方面,它起着中子减速剂的作用;另一方面,它的作用是把热量传递给换热器,热能在这里被转移到低压系统(次级回路)。


初级回路:
275 °C的温度下进入初级回路,通过低浓缩(3-4%)的二氧化铀的核反应加热到315 °C左右。为了防止加热的水变成蒸汽,它被保存在高压(100-150巴)下。

在初级回路中,含有放射性微粒(由于与堆芯接触而产生)的水在封闭隔绝的系统循环


次级回路:

加热的水被输送到换热器,在那里它将热量转移给在次级回路中循环中的水。这里的压力要低得多(40-60巴),因此水到达沸点,产生的蒸汽通向涡轮

蒸汽的巨大压力转动涡轮叶片。产生的动能发电机转换成电能。然后电流通过变压器传导给高压电线


新的核电站造价昂贵,但运营成本很低;几克二氧化铀提供的能量就足以满足一户普通家庭一年的能源需求。

它们的运行对环境无害,因为不会产生有害的排放,但是放射性废物必须妥善处理
核电站造成的放射性污染极小,仅占影响人口辐射的0.01%。绝大多数的辐射来源于地壳宇宙辐射医疗仪器

碳燃料发电厂排放的辐射比核反应堆更多。人吃一根香蕉所吸收的辐射比他们在核反应堆80公里之外住一年还要多

压水式反应堆

  • 涡轮
  • 发电机
  • 换热器
  • 电源线
  • 变压器
  • 反应堆容器
  • 双层混凝土墙

能源生产

  • 涡轮
  • 发电机
  • 换热器
  • 电源线
  • 变压器
  • 反应堆容器
  • 热水
  • 二氧化铀
  • 废汽
  • 冷却水
  • 电流
  • 控制棒
  • 初级回路
  • 次级回路
  • 冷却回路

初级回路

  • 燃料棒
  • 控制棒
  • 换热器
  • 热水
  • 堆芯
  • 初级回路

次级回路

  • 换热器
  • 蒸汽
  • 涡轮
  • 废汽
  • 次级回路
  • 冷凝器 - 在次级回路中,来自涡轮的废汽转化成冷凝器中的水,冷凝器由冷却回路冷却,因此压力显著降低,从而为来自涡轮的蒸汽提供了吸入效应。如果蒸汽在离开涡轮后没有凝结,涡轮就不会旋转,因为它两边的压力将会相等。

链式反应

  • U₂₃₅
  • 中子
  • 控制棒

在反应堆中发生一种受控的链式反应铀原子吸收中子,然后分裂,释放出2到3个中子能量。该能量用于加热水,而中子则分裂成更多的原子核
这种反应是可控的,因为控制棒吸收一定数量的中子。如果没有它,反应将是不受控制的,类似于核弹爆炸的过程。

控制棒从燃料组件向外拉可以加速反应,将控制棒向里推可以放慢反应。


中子的速度通过使用慢化剂而降低。这是必要的,因为放慢的中子更有可能导致铀原子进一步核裂变,从而维持链式反应。在压水式反应堆中,也起到慢化剂的作用。

动画

  • 涡轮
  • 发电机
  • 换热器
  • 电源线
  • 变压器
  • 反应堆容器
  • 初级回路
  • 次级回路
  • 冷却回路
  • U₂₃₅
  • 中子
  • 控制棒

冷却回路

  • 冷却水
  • 冷凝器 - 在次级回路中,来自涡轮的废汽转化成冷凝器中的水,冷凝器由冷却回路冷却,因此压力显著降低,从而为来自涡轮的蒸汽提供了吸入效应。如果蒸汽在离开涡轮后没有凝结,涡轮就不会旋转,因为它两边的压力将会相等。
  • 冷却回路

旁白

第一个核反应堆于1942年在美国建成。恩里科•费米、利奥•齐拉和尤金•维格纳在其研发中起着关键作用。

在接下来的几十年里,核电站变得普及;目前世界上大约有200座核电站在运行,核反应堆有400多个。

压水式反应堆使用的是二氧化铀燃料棒。核裂变产生的热量用在初级回路中,把水加热到近300°C。由于该回路中的压力非常高,加热的水不会沸腾。

在换热器中,产生的热量被传递给在次级回路中循环的水。由于这里的压力低得多, 因此水会沸腾,所产生的蒸汽用于转动涡轮,而发电机则将其运动转换成电流。

之后废汽用水冷却。由于初级回路和次级回路中的水是在封闭独立的系统内循环, 所以冷却水不会含有放射性微粒。

受控的链式反应在反应堆里发生。铀原子吸收中子后分裂,释放2到3个中子能量。 该能量用于加热水,而中子进一步分裂原子核

由于控制棒会吸收一定量的中子,因此反应受到控制。否则,反应将会失控,类似于核弹爆炸的过程。

控制棒从燃料组件中向外拉可以加速反应,将控制棒向里推可以放慢反应速度。

中子的速度通过使用慢化剂而降低。这是必要的,因为放慢速度的中子更有可能导致铀原子进一步核裂变,从而维持链式反应。在压水式反应堆中,也起到慢化剂的作用。

发生故障时,现代反应堆用负反馈机制自动关闭

相关附加项

基本粒子

物质由夸克和轻子组成,而玻色子携带相互作用。

放射性

不稳定核子的衰变过程称为放射性。

链式反应

核裂变过程中释放的能量可用于民用或军事用途。

原子弹(1945)

原子弹是人类历史上最具毁灭性的武器之一。

玛丽·居里的实验室

玛丽·居里,唯一赢得两个不同学科诺贝尔奖的人,可能是科学史上最有名的女人。

变压器

变压器是用于转换电流电压的装置。

卢瑟福实验

卢瑟福实验证明了带正电的原子核的存在。这一结果导致了对新原子模型的阐述。

电力供应网络

电力供应网络的目的是为消费者提供电力。

聚变反应堆

核聚变将作为环保且几乎无限的能源来使用。

它是如何工作的? - 冲击式水轮机

该动画演示了冲击式水轮机的结构和操作。

太阳

太阳的直径约为地球的109倍,其大部分质量由氢气构成。

风力发电站

风力发电站将风的动能转换为电能。

太阳能发电站

太阳能发电站将太阳能转换成电能。

地热发电站

地热发电站将位于地球深层的高压热水的能量转换成电能。

水污染

水体污染的主要来源是工业,农业和城市地区。

水轮机,发电机

水力涡轮机将水的动能转换成电流。

环保型交通工具

将传统的内燃机推进系统与电力推进系统相结合可降低排放。

潮汐发电站

潮汐发电站利用水位的日常起伏发电。

产生交流电

电流可以通过在磁场中旋转的电枢回路产生。

热电站(碳氢燃料)

热电站将化石燃料或可再生能源燃烧过程中释放的能量转化为电能。

沼气发电厂

沼气可以用细菌从有机物(粪肥,植物垃圾,有机垃圾)中产生。沼气是甲烷和二氧化碳的混合物;燃烧沼气能产生能量。

天体力学的发展

此动画介绍天​​文学家和物理学家的研究,他们的著作从根本上改变了我们对宇宙的看法。

空气污染

本动画展示了空气污染的主要来源:农业、工业和城市的空气污染。

水力发电厂(胡佛水坝,美国)

以前美国总统名字命名的建在美国科罗拉多河上的的巨大水坝。

污染

污染是人类活动对自然环境造成的负面影响。

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