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行業(yè)新聞

核反應(yīng)堆的工作原理

2016/12/7 14:55:53

核裂變


當(dāng)一個原子數(shù)較高的核子(例如U-235或Pu-239)吸收一個中子時會形成一個激發(fā)態(tài)的核子,然后裂變?yōu)閮蓚或更多個輕核。釋放出的動能、伽瑪射線和若干個中子,統(tǒng)稱為裂變產(chǎn)物。其中有些中子可能被下一個重核吸收,引發(fā)下一個裂變反應(yīng),釋放出更多的中子,依此類推,這個反應(yīng)就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。但是動量太高的中子不容易被重核吸收,需要慢化劑來減速中子。而太多中子會使反應(yīng)過快失去控制,可以用一些對中子吸收截面較大的核素來吸收中子抑制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。通過中子減速劑與吸收劑,來增加和降低反應(yīng)速率以控制反應(yīng)堆的輸出功率。

一般常用的中子慢化劑有輕水(即H2O)(世界上75%的反應(yīng)堆用水做慢化劑),固體石墨(20%)(切爾諾貝利電廠為著名的例子)和重水(即D2O)(5%)。在一些實驗堆中,甲烷和Be也被用來做慢化劑。

熱能的產(chǎn)生

在反應(yīng)堆里,熱能主要有以下幾個來源:

1.反應(yīng)碎片通過和周圍原子的碰撞,把自身的動能傳遞給周圍的原子。

2.裂變反應(yīng)產(chǎn)生的伽瑪射線被反應(yīng)堆吸收,轉(zhuǎn)化為熱能。

3.反應(yīng)堆的一些材料在中子的照射下被活化,產(chǎn)生一些放射性的元素。這些元素的衰變能轉(zhuǎn)化為熱能。這種衰變熱會在反應(yīng)堆關(guān)閉后仍然存在一段時間。

4.1千克U235完全裂變得到的熱能等于3千噸煤燃燒所釋放的能量。

冷卻

在反應(yīng)堆里,一般用水做冷卻劑(輕水或重水),也有用氣體或融鹽的。冷卻劑通過泵浦在堆芯里循環(huán)流動,同時把通過裂變產(chǎn)生的熱傳遞出來。一般的反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)和熱機(jī)是分開的,例如壓水堆。也有的反應(yīng)堆,蒸氣是由反應(yīng)堆直接加熱得到的,例如沸水堆。
反應(yīng)堆控制


 反應(yīng)堆的輸出功率,或者說反應(yīng)率,是通過控制堆芯內(nèi)的中子密度和能量來控制的。

控制棒由中子強(qiáng)吸收材料做成。如果有很多的中子被控制棒吸收,就意味著就少一些中子引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。因此,把控制棒插入堆芯,將會減慢反應(yīng)速率,降低輸出功率。相反,將控制棒抽出,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速率將會增加,輸出功率也會增加。

在一些反應(yīng)堆里,冷卻劑同時也起慢化的作用。慢化劑通過和快中子的碰撞,吸收中子的能量,使快中子能量降低,成為熱中子。而熱中子引發(fā)核反應(yīng)的截面更大些。因此慢化劑密度高,將會增加反應(yīng)堆的功率輸出。而溫度高,冷卻劑的密度會降低,慢化作用降低,反應(yīng)速率下降。另一些反應(yīng)堆里,冷卻劑會吸收中子,起到控制棒的作用。在這些反應(yīng)堆里,可以通過加熱冷卻劑來提高反應(yīng)堆的功率。

反應(yīng)堆都有自動和手動的系統(tǒng)來防止意外事件的發(fā)生,當(dāng)出現(xiàn)意外事件時,將有大量的中子強(qiáng)吸收材料注入,使反應(yīng)堆關(guān)閉。

發(fā)電

由鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放出的能量通過冷卻劑傳導(dǎo)出來,加熱水,產(chǎn)生蒸氣,推動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

核反應(yīng)堆的工作原理 的相關(guān)產(chǎn)品:
  • 鉛屏風(fēng)、鉛衣架、電離輻射警示牌、分源防護(hù)屏、鉛箱、注射器防護(hù)套、報警燈

    產(chǎn)品名稱:鉛屏風(fēng)、鉛衣架、電離輻射警示牌、分源防護(hù)屏、鉛箱、注射器防護(hù)套、報警燈

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    產(chǎn)品名稱:REN-GM45-Mul型α、β、γ、X多功能射線探頭

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    產(chǎn)品名稱:REN300+REN-3He-N型固定式中子、伽瑪報警儀

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