利用核能发电的过程_核能发电的优缺点

　　核能发电介绍

　　核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电，它是实现低碳发电的一种重要方式。国际原子能机构2011年1月公布的数据显示，全球正在运行的核电机组共442座，核电发电量约占全球发电总量的16%。拥有核电机组最多的国家依次为：美国、法国、日本和俄罗斯 。

　　核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加 热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），而所需要的燃料体积与火力电厂相比少很多。核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%－4%，其余皆为无法产生核分裂的铀238。

　　举例而言，核电厂每年要用掉50吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，则需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气，需要143万吨，相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。换算起来，刚好接近全***692万户的瓦斯用量。

　　

　　利用核能发电的过程

　　1、核裂变发电

　　核裂变发电是将原子核裂变所释放的核能转变为电能。核电站中的反应堆种类很多 ， 目前技术比较成熟且投入商业运行使用的一般有如下几种 ：压水堆、沸水堆、重水堆和其它堆 ，主力堆型是压水反应堆。压水堆核电站主要由原子核反应堆、一回路系统、二回路系统及其他辅助系统与设备组成。一回路系统也称为核岛 ，是将裂变转化为水蒸汽的热能装置。反应堆所产生核能， 使堆芯发热温度升高 ，高温、高压的冷却水在主泵驱动下流进堆芯 ，将堆芯中的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器再把热量传递给二回路循环系统中的给水，使给水加热成为高压蒸汽， 放热后的冷却水又重新流回堆芯。这样循环往复构成一个密闭的循环回路。为了确保安全， 将整个一回路循环系统主设备集中安装在安全壳内。

　　二回路循环系统亦称常规岛 ， 由汽轮机、发电机、凝汽器、二回路循环泵、加热器除氧器及水箱等设备组成。二回路中蒸汽发生器的给水吸收了一回路传来的热量后变成高压蒸汽 ，推动汽轮机，带动发电机发电。做功后的废气在凝汽器内冷却凝结成水 ，再由给水泵送入加热器加热后重新返回蒸汽发生器 ，再变成高压蒸汽推动发电机做功发电 ，这样就构成了第二个密闭循环回路。二回路系统设备均安装在汽轮发电机组厂房内。

　　

　　2、核聚变发电

　　研究表明，核聚变反应中每个核子放出的能量比核裂变反应中每个核子放出的量大约要高 4 倍，因此核聚变能是比核裂变更为巨大的一种能量。太阳能就是氢发生核聚变反应所产生的。核聚变反应也称为热核反应。核聚变反应所用的燃料是氘和氚，既无毒性，又无放射性，不会产生环境污染和温室效应气体，是最具开发应用前景的清洁能源。核聚变燃料氘在海水中大量存在，海水中大约每600 个氢原子就有一个氘原子，因此地球上海水中氘的总量约为 40 万亿 t。海水中所含的氘为 30 mg /L。

　　

　　这些氘完全聚变所释放的聚变能则相当于300 L 汽油燃烧的能量。从这个意义上说，如果实现了核聚变能的利用，则1 L海水就相当于300 L 汽油。因此海水中提取氘几乎是取之不尽，用之不竭。而核聚变反应所需的另一种原料氚可以由锂制造，地球上锂的存储量约为两千多亿吨，足以满足人类开发利用核聚变能的需要。此外，据资料介绍，月球上储有丰富的氦－3，氘与氦－3 的核聚变反应所释放的能量比氘 － 氚核聚变反应释放的能量还要大，而且氘与氦 － 3 的核聚变反应基本上不产生中子，因此可以大大减轻设备材料的辐射损伤，降低感生放射性的水平。

　　人们探测月球、开发月球的意义由此可见一斑。然而，实现“受控核聚变”一直是困扰核聚变能利用的难题，为国内外研究机构所关注。2006 年 11 月，欧盟、印度、日本、韩国、美国、俄罗斯和中国七方正式达成协议，选择在法国的卡达拉奇建造世界上第一个受控核聚变实验反应堆，预计用 10 年时间完成，如果成功，全世界未来的电力供应将不再受各种复杂条件的制约。

　　核能发电的优缺点

　　1、优点

　　（1）核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此 核能发电 核能发电不会造成空气污染。

　　（2）核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

　　（3）核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。

　　（4）核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。

　　2、缺点

　　（1）为核裂变链式反应提供必要的条件，使之得以进行。

　　（2）链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。（如切尔诺贝利核电站和福岛核电站等等）

　　（3）裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。

　　（4）裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。

　　（5）核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。

　　（6）核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。

　　（7）核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。

　　（8）核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。

　　（9）核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。

　　

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