核反应堆是一种利用核裂变反应产生能量的装置,其工作原理如下:
核裂变反应
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,会吸收一个中子并分裂成两个质量较小的原子核,同时放出2—3个中子。
这些裂变产生的中子继续轰击其他铀235原子核,引起新的裂变,形成链式反应。
热能产生
链式反应产生大量热能,需要使用循环水或其他物质带走热量,以避免反应堆因过热而烧毁。
导出的热量可以将水变成水蒸气,推动汽轮机发电。
核反应堆的基本组成
核燃料:主要是铀235,通常制成铀棒或球状燃料。
慢化剂:用于减缓中子的速度,增加其与原子核碰撞的机会,常用的慢化剂有水、重水等。
载热体:用于带走核反应产生的热量,通常为水或其他液体。
控制设施:用于控制核反应堆的工作状态,确保其按预期运行。
防护装置:用于保护人员免受放射性物质的伤害。
安全设施:用于防止事故工况下的辐射泄漏。
反应堆类型
压水堆:使用普通水作为慢化剂和冷却剂,工作压力较高,需借助蒸汽发生器将热量传递给二回路水,产生蒸汽驱动汽轮机发电。
沸水堆:同样使用普通水作为慢化剂和冷却剂,但蒸汽直接产生并进入气轮机发电,无需蒸汽发生器,系统较简单。
重水堆:使用重水作为慢化剂和冷却剂,可以使用天然铀作为核燃料,由于重水稀缺,其发展受到一定限制。
综上所述,核反应堆通过控制裂变反应的链式反应,高效地利用核能产生热量,进而驱动发电设备,为现代社会提供清洁的电力来源。