核能發電是應該繼續還是應該叫停的問題引發了熱議。在談論這個問題之前,我們需要先了解下核能發電究竟是什麽。
◎核能發電的基本原理
核能發電指的是在核反應堆裝置中進行核裂變反應,利用產生的熱量生成水蒸氣,將水蒸氣導出到反應堆外部,通過帶動發電機的渦輪運轉進行發電的裝置。
這與火電廠在鍋爐內生成水蒸氣,並利用蒸汽帶動渦輪轉動發電是完全相同的原理。所以核反應堆聽起來似乎很厲害,但其實與火電廠的鍋爐起到同樣的作用。
圖9-13 核能發電的基本原理
◎中子慢化劑
上一節講述了對核反應堆非常重要的材料——控製材料。其實,核反應堆中還有另外一種也非常重要的材料,那就是中子慢化劑。
核裂變反應放出的中子是快中子,其運動速度高達光速的幾分之一。但快中子無法與235U發生有效的反應,為了促進反應,需要降低中子的速度,使其變成熱中子。
起到這個作用的就是中子慢化劑。要想既不帶電荷又不帶磁性的中子速度減弱,隻有使它與其他物質相撞這一種方法,而用與中子同質量的粒子進行撞擊效率是最高的,最適合充當這種粒子的就是與中子同質量的氫原子(H)。因此中子慢化劑一般使用的都是水(H2O)。可以說,核反應堆中能夠吸收中子的控製材料和可以降低中子速度的慢化劑都是不可或缺的。
圖9-14 中子慢化劑的原理
◎核反應堆的結構
圖9?15是核反應堆構造的簡單示意圖。其中有裝填235U的燃料棒和插在燃料棒之間的控製材料(控製棒)。
控製棒插入得深的時候,可以吸收更多的中子,降低核反應堆的反應速度。相反地,把控製棒拔出的話,中子數量增加,核反應速度提高。可以說控製棒兼具了核反應堆的加速器及刹車的功能。