18新利最新登入核能是如何工作的

尽管所有的宇宙能量,这个词“核”调用,依赖原子能发电厂不操作不同于典型的燃煤电厂。两个加热水加压蒸汽,驱动涡轮发电机。两个工厂之间的关键区别是加热水的方法[来源:Mnsu.edu]。

而燃煤发电厂燃烧化石燃料,核动力工厂取决于期间发生的热量核裂变,当一个原子分裂成两个,释放能量。核裂变发生自然每一天。铀例如,不断经历了自发裂变速度非常缓慢。这就是为什么元素发出辐射,和为什么它是一个自然的选择诱发裂变核电站需要[来源:World-nuclear.org]。

铀是一种常见的元素在地球上,地球形成以来一直存在。虽然有几个品种的铀,铀- 235(u - 235)是最重要的生产和核能核弹。

u - 235自然衰变α辐射:它抛出了一个α粒子,或两个质子和两个中子绑定在一起。这也是为数不多的可以接受诱发裂变的元素。发射一个自由中子进入一个u - 235核和核吸收中子,变得不稳定并立即分手。

上面的动画显示了一个铀- 235核的中子接18新利最新登入近顶部。一旦抓住了中子核,它分裂成两个较轻的原子,把两个或三个新的中子(驱逐中子的数量取决于u - 235原子分裂)。18新利最新登入捕获中子和分裂的过程中发生的非常快。

一个u - 235原子的衰变释放大约200伏(百万电子伏特)。这可能看起来不是很多,但有很多的铀原子一磅(0.45公斤)的铀[来源:World-nuclear.org]

原子的分裂释放热量和伽马辐射,或辐射高能光子。结果的两个原子裂变后释放β辐射(超高速电子)和自己的伽马辐射,也[来源:World-nuclear.org]。

但对于所有这些工作,科学家们首先铀丰富的样本,这样它包含2 u - 235 3%[来源:World-nuclear.org]。为核电站百分之三浓缩是充分的,但武器级铀由至少90%的u - 235。铀浓缩的过程是通过离心机从铀后创建了气体。离心分离的力量从u - 238 u - 235原子的原子。起初,只有轻微的u - 235原子的浓度的增加,所以这个过程必须重复多次增加铀浓缩离心机。制造武器级铀是非常困难和昂贵,这是几个国家拥有核武器的原因之一。但是这些障碍并不是不可逾越的[来源:Zielinski]。

为了将核裂变电能量,核电站运营商控制能量的浓缩铀和允许水加热成蒸汽。那蒸汽驱动涡轮机发电[来源:NEI]。

浓缩铀通常形成1-inch-long(2.5厘米长的)颗粒,每个都有大约相同的直径。接下来,颗粒排列成长棒,棒收集在一起包。包都淹没在水压力容器内。水作为冷却剂。任其自生自灭,铀最终会过热并熔化。

为了防止经济过热,控制棒吸收中子的材料制成的插入到铀包使用一种机制,可以提高或降低。提高和降低控制棒允许运营商控制核反应的速度。当一个运营商希望铀芯产生更多的热量,控制杆脱离铀包(因此少吸收中子)。减少热量,降低铀包。铀燃料棒完全也可以降低到包时关闭核反应堆事故或改变燃料[来源:Nosowitz,World-nuclear.org]。

铀包作为一个极其高能热源。它加热水和蒸汽。蒸汽驱动涡轮机,旋转发电机产生电力。人类利用水变成蒸汽的膨胀了数百年。

在一些核电站,反应堆的蒸汽经过二次,中间换热器另一个循环的水转化成蒸汽,驱动汽轮机。这种设计的优点是,放射性水/蒸汽涡轮从未接触。同时,在一些反应堆,反应堆堆芯的冷却液接触气体(二氧化碳)或液态金属(钠、钾);这些类型的反应堆允许运营的核心温度升高时[来源:World-nuclear.org]

给所有在核电站放射性元素,它不应该感到惊讶,这里有一个小工厂的外观比你会发现煤电厂。在下一节中,我们将探索各种防护屏障你和原子之间的植物。

一旦你得到过去的反应堆本身,很少有区别的核电站和燃煤或燃油电厂,除了热量用于创建的来源蒸汽。但随着源可以排放有害的辐射水平,额外的预防措施是必需的。

混凝土衬通常房屋反应堆的压力容器和作为辐射防护屏。班轮,反过来,坐落在一个更大的钢安全壳。这艘船包含反应堆核心,以及设备的加油和维护核反应堆核电站工人使用。钢安全壳作为屏障阻止泄漏的放射性气体或液体植物[来源:Nuclear-power.net]。

外部混凝土建筑作为最后一层,保护钢安全壳。混凝土结构设计是强大到足以生存的那种大规模破坏可能导致地震或坠毁飞机[来源:瓦尔德]。

这些二级控制结构是必要的,以防止辐射的逃避/放射性蒸汽在发生事故。没有二次围阻体在俄罗斯在切尔诺贝利核电站放射性物质得以逃脱[来源:索尔斯堡]。

工人在核电站控制室可以监测核反应堆和采取行动如果出现错误。核设施还安全周边和添加人员帮助保护敏感材料。

正如你可能知道的,核能有其份额的批评,以及它的支持者。在下一个页面上,我们将看看一些分裂的利弊原子让每个人的电视和烤面包机运行。

核能的最大优势是什么?它不依赖化石燃料并不是受到石油和天然气价格波动的影响。煤炭和天然气发电厂排放的二氧化碳到大气中,导致气候变化。核电站,二氧化碳排放量很小,虽然铀矿,反应堆的建设、运输的燃料和核能的其他部分产生的温室气体(来源:Lenzen]。

根据核能研究所世界核电站产生的,通常会产生22亿吨(20亿公吨)的二氧化碳每年如果他们依赖化石燃料。事实上,正常运行的核电站放射性物质向大气中释放低于燃煤发电厂。这是因为当煤燃烧发电,粉煤灰(包含非常集中大量的铀和钍)。这种粉煤灰100倍的放射性比核电站产生的放射性释放的能量是一样的(来源:维斯滕达尔]。另外,核能有远轻燃料需求。核裂变产生大约一百万倍的能源比化石燃料每单位重量(来源:大木船]。

但也有很多负面影响。历史上,采矿和净化铀还没有一个非常干净的过程。即使运输核燃料和从植物构成污染风险。一旦燃料花费,你不能把它扔在城市垃圾场。它仍然是放射性和接触这种浪费会导致辐射病,癌症,甚至死亡,这取决于你吸收多少放射[来源:18新利最新登入Rettner]。根据美国政府问责局(Government Accountability Office),美国积累了88185吨(80000公吨)产生的核废料发电厂,其中大多数仍储存在公司网站,作为联邦政府努力想出一个更好的解决方案。

如果这还不够糟糕,核电站产生很大的低放射性废物形式的鞋套,擦拭布,设备和其他材料[来源:美国核管理委员会]。

记住,每一个核反应堆的核心是一个受控的环境放射性和诱发裂变。在这种环境下旋转失控,结果可能是灾难性的。

多年来,切尔诺贝利灾难站作为一个很好的坏的核故障的例子。1986年乌克兰核反应堆发生爆炸,喷出50吨(45吨)放射性物质进入周边地区,污染了数百万英亩的森林。灾难迫使转移群众150000人,最终导致成千上万的人死于癌症和其他疾病[来源:History.com]。

切尔诺贝利是设计不当和操作不当。植物需要常数人类注意防止反应堆故障。然而,即使一个设计良好的核电站是容易受到自然灾害。

2011年3月11日,星期五,,日本经历过最大的地震在现代历史。程序响应的福岛第一核电站立即涌向所有的反应堆的控制棒,10分钟内关闭所有裂变反应。然而,不幸的是,你不能关闭所有18新利最新登入放射性的翻转开关。

我们探索了在前一页,核废料继续产生热量年之后首次在电厂运行。同样的,刚出生的那几小时内一个核反应堆关闭后,它继续从衰变产生热量的过程。

2011年3月,体现一种致命的地震海啸,摧毁了备用柴油发电机供电设施转向冷却泵的水后,无法从日本的网格。这些泵水通过循环反应器去除衰变热。非流通的,反应堆内的水温度和压力继续上升。此外,反应堆辐射开始分裂水为氧和氢不稳定。由此产生的氢气爆炸破坏了反应堆建筑的钢容器板[来源:World-Nuclear.org]。

简单地说,位于福岛的设施有很多对策来关闭操作在发生严重的地震活动。他们根本不指望失去权力冷却泵。

植物如日本的福岛第一,俄罗斯的切尔诺贝利和美国的三里岛核电行业仍然是一个黑眼圈,往往掩盖的一些环境优势的技术。