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沸水堆(沸水堆是采用沸腾的水来冷却核燃料的一种反应堆)不要告诉别人

(全文字数:1873字,阅读完大约需要6分钟)哥哥姐姐弟弟妹妹们,大家好,我是王同学。接上篇01 | 关于核裂变目前国际上还没有商用的核聚变反应

沸水堆(沸水堆是采用沸腾的水来冷却核燃料的一种反应堆)不要告诉别人

 

(全文字数:1873字,阅读完大约需要6分钟)哥哥姐姐弟弟妹妹们,大家好,我是王同学接上篇01 | 关于核裂变目前国际上还没有商用的核聚变反应发电站,运行的都是核裂变电站核裂变的原料主要是铀-235,它产生的热量比燃烧化石燃料所释放出的能量高出百万倍。

这种资源分布相对集中,澳大利亚,哈萨克斯坦,俄罗斯分布最多,中国排世界第十,排名前十的国家垄断了全球88%的铀资源哈萨克斯坦是世界上最大的铀生产国全球的核燃料资源相当于全部化石能源的十倍核能发电的原理是,利用铀燃料进行核分裂链式反应,产生热量,热量将水加热升温,产生水蒸气,推动汽轮发电机发电。

核电站一般分为两大部分——核岛和常规岛前者是利用原子核裂变的热产生蒸汽,包括核反应堆装置和回路系统后者利用蒸汽发电,包括汽轮发电机系统,这个部分和普通火力发电没有太大区别,所以,核电发展主要取决于核反应堆。

1942年,美国大物理学家费米在芝加哥大学建造了第一个反应堆——由石墨和铀堆积而成,所以被称为反应堆后来,虽然把石墨换成了水,但是名字依然没有改变,目前核反应堆主要包括压水堆和沸水堆两种所谓压水堆,就是采用高压水来冷却核燃料的一种反应堆。

第一步,燃料用的是二氧化铀陶瓷块,这个陶瓷块儿本身可以防止放射性物质外逸,形成了第一道安全屏障第二步,把这些铀块儿重叠在锆合金管内封闭,形成铀棒,锆合金管形成第二道安全屏障第三步,若干根铀棒排列后形成燃料元件,若干燃料元件构成整个堆芯,放在反应堆压力容器内,压力容器也可以防止放射性物质外泄,形成第三道屏障。

第四步,安全壳厂房是压水堆的第四道安全屏障,也是最后一道利用慢中子撞击铀-235,使原子核分裂产生快中子,分裂产物以及能量,分裂后产生的快中子经混合剂称为慢中子,再去撞击另一个原子核,造成核分裂链式反应[1]。

反应堆中的铀-235含量只有2%~4%是低浓缩铀,原子弹用的是90%以上的高浓缩铀,所以不用担心核电站像原子弹一样爆炸。

沸水堆,就使用沸腾的水来冷却核燃料的反应堆它最终会形成蒸汽和水的混合物,需要将两者分离其中,压水堆的各个零部件耐高压要求要更高,技术性能和造价都要高,当然,安全性也要更高中国目前基本都采用压水堆,除了极少数。

之前出问题的日本福岛核电站用的是沸水堆当前核电发展的主要障碍有两点,第一,安全,第二,核废料处理2011年日本福岛核泄漏事故之后,核电站世界总装机容量比重持续下降瑞士,德国,意大利等国先后宣布放弃发展核电,还有一些国家虽然没有放弃,但是都宣布会在更高安全标准下继续发展核电。

后来,全世界每年都对能源有进一步的需求,同时环境保护压力不断增加越来越多的国家最近又逐渐开工建设新的核电机组世界核电逐步回升,预计未来将会持续增长其中,中国是增长最快的国家至于核废料处理,核电站会将废弃物分等级,低等级的收集起来让它缓慢衰变,放射性强一点的就需要沥青化或水泥化,之后埋入浅层地表。

放射性最强的需要玻璃化或陶瓷化,埋入深层地下02 | 关于核聚变核聚变是核裂变相反的核反应形式一般在超高温和高压下发生原子核相互聚合作用,并释放巨大能量核裂变需要的反应条件比较弱,常温自然条件下,天然铀矿就会发生衰变,但是核聚变的条件就非常苛刻,需要瞬间上亿度的高温才能引起核聚变反应,传统的加热方式完全无法达到。

目前人类已经掌握了不受控制的核聚变,比如说,氢弹爆炸,在其内部有一个小型核弹,利用核弹爆炸得到超高温度通常有三种方式可以实现核聚变第一,重力场约束; 第二,激光约束(惯性约束); 第三,磁约束其中,后两者比较有希望,尤其是第三种方式中的托卡马克。

前一段时间美国的实验室利用的就是第二种方式,192台激光器照射氢燃料球,加热到一亿度以上,同时施加1000亿倍大气压,使氢原子核克服库伦力聚合,产生质量亏损,继而释放能量美国的牛就牛在,输出的能量大于输入的能量。

整体而言,美国核聚变的技术更精准,中国的规模更大,基建狂魔再加上砸了不少钱,但整体上比美国略逊一筹当然目前美国也仅限于实验阶段,根本无法进行商用,很多人在那里喊沙特破产了,海湾国家破产了,这就有点瞎带节奏。

我们需要的是长期持续关注,一旦可控核聚变可以投入商用,人类就会实现无限能源长远来看,核能是化石能源之后的主要能源,人类终将从石油文明走向核能文明未完自知,重基础,专心致志王同学2023.4.1[1] 通常会在反应堆的漫画集中添加硼,并使用控制棒吸收堆芯中的中子,以控制和分裂速度。

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