核能发电原理

核能发电的能量来自核反应堆中可裂变 材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂 变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀233等重元素在中子作用下分裂为两个 碎片，同时放出中子和大量能量的过程。 反应中，可裂变物的原子核吸收一个中 子后发生裂变并放出两三个中子。若这 些中子除去消耗，至少有一个中子能引 起另一个原子核裂变，使裂变自持地进 行，则这种反应称为链式裂变反应。实 现链式反应是核能发电的前提。
总的来说，利用核反应堆中核 裂变所释放出的热能进行发电的方 式。它与火力发电极其相似。只是 以核反应堆及蒸汽发生器来代替火 力发电的锅炉，以核裂变能代替矿 物燃料的化学能。除沸水堆外（见 轻水堆），其他类型的动力堆都是 一回路的冷却剂通过堆心加热，在 蒸汽发生器中将热量传给二回路或 三回路的水，然后形成蒸汽推动汽 轮发电机。沸水堆则是一回路的冷 却剂通过堆心加热变成70个大气压 左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干 燥后直接推动汽轮发电机。
核电站就是利用一座或若干座动力反应堆 所产生的热能来发电或发电兼供热的动力 设施。它与我们常见的火力发电厂一样， 都用蒸汽推动汽轮机旋转，带动发电机发 电。它们的主要不同在于蒸汽供应系统。 火电厂依靠燃烧化石燃料（煤、石油或天 然气） 释放的化学能制造蒸汽，核电站则 依靠核燃料的核裂变反应释放的核能来制 造蒸汽。产生核裂变反应的设备叫做反应 堆。用于发电的反应堆有压水堆、重水堆、 沸水堆、高温气冷堆、铀冷快堆等，当前 世界上建得最多的是压水堆核电站。
压水式反应堆核电站主要是由核蒸汽供 应系统和汽轮发电机系统组成 （如下图）
压水式反应堆图解
控制棒内的材料能 控制棒强烈吸收中 子，可以控制反应 堆内链式裂变反应 中 的铀-235，含量为3%左右。核燃料被烧 结成一个个圆柱状的二氧化铀陶瓷体芯 块，叠装在用锆合金做成的包壳管中， 做成一根根细长的燃料棒，再把这些燃 料棒按一定规则组装成一个个燃料组件， 就可供核电站使用。核电站的反应堆芯 内有100多个这样的核燃料组件，总重 量达几十吨。