原子反应堆,又称为核反应堆或反应堆,是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。 核反应堆有哪几种类型 根据用途,核反应堆可以分为以下几种类型①将中子束用于实验或利用中子束的核反应,包括研究堆、材料实验等。②生产放射性同位素的核反应堆。③生产核裂变物质的核反应堆,称为生产堆。④提供取暖、海水淡化、化工等用的热量的核反应堆,比如多目的堆。⑤为发电而发生热量的核反应,称为发电堆。⑥用于推进船舶、飞机、火箭等到的核反应堆,称为推进堆。 另外,核反应堆根据燃料类型分为天然气铀堆、浓缩铀堆、钍堆;根据中子能量分为快中子堆和热中子堆;根据冷却剂(载热剂)材料分为水冷堆、气冷堆、有机液冷堆、液态金属冷堆;根据慢化剂(减速剂)分为石墨堆、重水堆、压水堆、沸水堆、有机堆、熔盐堆、铍堆;根据中子通量分为高通量堆和一般能量堆;根据热工状态分为沸腾堆、非沸腾堆、压水堆;根据运行方式分为脉冲堆和稳态堆,等等。核反应堆概念上可有900多种设计,但现实上非常有限。 核反应堆的工作原理是什么 核反应堆是核电站的心脏,它的工作原理是这样的: 原子由原子核与核外电子组成。原子核由质子与中子组成。当铀—235的原子核受到外来中子轰击时,一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核,同时放出2—3个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀—235原子核,引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气,推动气轮机发电。由此可知,核反应堆最基本的组成是裂变原子核+热载体。但是只有这两项是不能工作的。因为,高速中子会大量飞散,这就需要使中子减速增加与原子核碰撞的机会;核反应堆要依人的意愿决定工作状态,这就要有控制设施;铀及裂变产物都有强放射性,会对人造成伤害,因此必须有可靠的防护措施。综上所述,核反应堆的合理结构应该是:核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置。 还需要说明的是,铀矿石不能直接做核燃料。铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序,制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作。 核反应堆具有哪些用途 核裂变时既释放出大量能量、又释放出大量中子。核反应堆有许多用途,但归结起来,-是利用裂变核能,二是利用裂变中子。 核能主要用于发电,但它在其它方面也有广泛的应用。例如核能供热、核动力等。 核能供热是廿世纪八十年代才发展起来的一项新技术,这是一种经济、安全、清洁的热源,因而在世界上受到广泛重视。在能源结构上,用于低温(如供暖等)的热源,占总热耗量的一半左右,这部分热多由直接燃煤取得,因而给环境造成严重污染。在我国能源结构中,近70的能量是以热能形式消耗的,而其中约60是120℃以下的低温热能,所以发展核反应堆低温供热,对缓解供应和运输紧张、净化环境、减少污染等方面都有十分重要的意义。核供热是一种前途远大的核能利用方式。核供热不仅可用于居民冬季采暖,也可用于工业供热。特别是高温气冷堆可以提供高温热源,能用于煤的气化、炼铁等耗热巨大的行业。核能既然可以用来供热、也一定可以用来制冷。清华大学在五兆瓦的低温供热堆上已经进行过成功的试验。核供热的另一个潜在的大用途是海水淡化。在各种海水淡化方案中,采用核供热是经济性最好的一种。在中东、北非地区,由于缺乏淡水,海水淡化的需求是很大的。 核能又是一种具有独特优越性的动力。因为它不需要空气助燃,可作为地下、水中和太空缺乏空气环境下的特殊动力;又由于它少耗料、高能量,是一种一次装料后可以长时间供能的特殊动力。