核電站的工作原理，說白了就是“高級燒開水”！

很多人聽到核電站第一反應是害怕 但其實它的工作原理很簡單 說到底還是燒開水 只不過燒的是核燃料 反應堆廠房內 核心設備包括反應堆 四臺主泵 兩臺蒸汽發生器 和一臺穩壓器 其中最核心的核反應堆 由碳鋼合金製成 高度大概14.6米 直徑4.5米 底部裝有核燃料 頂部裝有控制中子反應的控制棒 中間有很多管道用來 讓冷卻水流動 反應堆下方是放置核燃料的地方 油被密封在陶瓷心塊裏 把這些心塊堆疊起來 中間填充氦氣 最後封裝在金屬管理 這就是燃料棒 多根燃料棒捆綁在一起 形成燃料組件 反應堆內會放很多這樣的組件 頂部的控制棒作用很直接 吸收中子 由於中子碰撞時發生裂變 中子越多裂變就會更劇烈 產生的熱量就多 中子越少裂變就會變慢 熱量也會減少 控制棒插在燃料組件的孔洞裏 插得越深吸收的中子就越多 核裂變就會被抑制 往上提吸收的中子變少 裂變就會加劇 這些控制棒由電磁驅動機構控制 萬一發生事故停電 驅動機構會自動下落 所有控制棒瞬間插入燃料組件之間 吸收大部分中子 直接讓核裂變停止 反應堆內的水不是普通的水 而是高壓冷卻劑 壓力約爲大氣壓的150倍 這麼高的壓力 就是爲了讓水在高溫下也不會沸騰 能更好的傳遞熱量 冷卻劑靠四臺大功率主泵循環 硫精燃料磅石吸收和裂變產生的熱量 溫度慢慢升高 被送到蒸汽發生器 冷卻劑還有一個作用 充當慢化劑 油要發生有效裂變 需要中子慢下來 而中子與冷卻劑的水分子碰撞後 速度會剛好滿足裂變需求 目前多數核電站用清水做冷卻劑 搭配濃縮度4%至5%的油 還有一種重水 減速效果更好 適配天然油的電站 從反應堆出來的熱水 進入蒸汽發生器 中間有一個穩壓器 作用就是讓水保持高壓 防止冷卻劑在高溫下沸騰 穩壓器內大概一半是水 一半是蒸汽 底部有加熱器 水溫高了就開始冒氣 蒸汽一多就把水壓上去了 如果壓力太高 頂部的噴灑系統就會噴入冷水 降低溫度和壓力 一升一降始終保持壓力穩定 被加熱後的冷卻劑 通過管道進入蒸汽發生器 裏面大概有13000根U型管 冷卻劑會順着這些U型管流一圈 完成一個循環 管內的冷卻劑溫度 能達到320攝氏度 它會把熱量傳遞給U型管外面的水 而自己則會冷卻下來 通過後部管道回到反應堆 繼續吸收熱量 循環往復 而U型管外面的水 吸收了熱量之後 就會變成蒸汽 但剛產生的蒸汽 裏面會混有一些液態的小顆粒 也就是溼氣 這些溼氣進入渦輪機 會損壞渦輪機的液片 所以蒸汽發生器的上方 有專門分離溼氣的裝置 裝置內部有一個風車形狀的部件 轉動的時候能把溼氣凝結成水 然後再通過格柵式分離器 進行二次分離 最後就能得到 幾乎99.9%都是氣態的純蒸汽 蒸汽產生後 會通過管道送到渦輪機 先進入高壓渦輪機 渦輪機裏面有很多液片 蒸汽衝擊液片 就會帶動渦輪機旋轉 用過的蒸汽 蒸汽會從高壓渦輪機兩側的孔口排出 雖然失去了一部分能量 但並不會被浪費 會被送到三個低壓渦輪機繼續發電 不過從高壓渦輪機出來的蒸汽 溫度會降低 又會產生一些溼氣 所以在進入低壓渦輪機之前 還要經過一個汽水分離在熱氣 這個設備裏面有加熱器 進入高壓渦輪機的一部分蒸汽 被分流到這些加熱器 用來加熱那些失去能量的蒸汽 同時把裏面的溼氣凝結成水 重新回收利用 經過加熱和分離的蒸汽 再進入低壓渦輪機繼續驅動旋轉 驅動完渦輪機的蒸汽 會被送到下方的冷凝器 冷凝器內有通冷水的管道 蒸汽與冷凝結成水 同時冷凝器內部形成接近真空的狀態 高溫高壓的蒸汽會因壓力差 快速流向低溫低壓的冷凝器 從而帶動渦輪機更快旋轉 提升發電效率 溫差越大發電越多 凝結後的水會被送回蒸汽發生器 但它的溫度只有30到40攝氏度 而蒸汽發生器裏需要把水 加熱到320攝氏度才能變成蒸汽 直接把冷水送進去 就像往沸水裏加冷水一樣 很難快速沸騰效率很低 所以在送回蒸汽發生器之前 這些水會先經過預熱器 預熱器裏面有很多通着熱蒸汽的管道 冷水通過這些管道慢慢升高溫度 經過7個階段逐步加熱到235攝氏度左右 再送到蒸汽發生器 容納反應堆的安全翹式穹頂造型 直徑45米 高75米 頂部有起重機 用於運輸 檢修設備 更換燃料 萬一發生事故 起重機上方的噴林系統會噴水 給反應堆降溫 穹頂內部大部分是空的 之所以設計成穹頂形狀 就是爲了在發生事故時 能均勻分散內部的壓力 防止建築破裂 導致放射性物質泄漏 內牆是1.2米厚的鋼筋混凝土 佈滿粗鋼筋 能承受巨大壓力 很多人擔心核電站 會不會像核彈一樣爆炸 答案是絕對不會 因爲核彈用的油濃縮度超過90% 而核電站用的油 濃縮度只有4%到5% 根本達不到爆炸的條件 其實輻射無處不在 只不過劑量特別小 對人體無害 核電站內除了特別標明的區域 輻射水平跟外面差不多 只有在反應堆廠房內工作時 工作人員才需要穿戴安全設備 防止長期接觸輻射