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传统的热力发电站是利用燃烧化石燃料释放的热能来发电,腭核电站利用的是原子核释放的能量,典型的是通过核裂变反应。 一个较大的裂变原子核(通常是铀-235或钚-239)吸收一个中子后通常会发生裂变。裂变将一个原子分裂成两个甚至更多有动能的小原子核(裂变产物)并释放伽马射线和自由中子。一部分中子之后会被其他裂变原子吸收,发生更多裂变反应,然后释放更多中子,等等。 这种核链式反应可以用中子毒物和中子慢化剂来控制,来改变能诱发更多裂变反应的中子。一旦检测到不安全的情况,核反应堆一般有自动和手动两种系统来停止裂变反应。 冷却系统将热量从反应堆芯中除去,并将其运至核电厂的另一区域,这些热能可以用来发电或做其他的有用功。通常,热的冷却剂可以用作锅炉的热源,锅炉的高压蒸汽能为蒸汽轮机驱动的发电机提供能量。 反应堆可因燃料、冷却剂和控制方案不同而有多种不同的设计。一些设计是为了满足特定的需求。例如,用于核潜艇和大型海军舰艇的核反应堆一般采用高浓缩铀作为燃料。这种燃料能增加反应堆的能量密度,延长一定核燃料负荷的使用时间,但是会更贵,核扩散的风险也比其他核燃料高。 很多新设计是用于核能发电的,统称为IV发电反应堆。这一设计是现在研究的热点,将来可能应用于实际发电。很多新设计旨在使裂变反应更清洁,更安全,核扩散的风险更小。被动安全核电厂(如ESBWR)现在已经能够建设了,其他一些防愚设计也正在努力研发中。核聚变反应堆,在将来可能成为现实,它将减少或消除很多核裂变相关的风险。 |