邪能引擎点火器在哪:反应堆是什么东西？

来源：百度文库编辑：杭州交通信息网时间：2024/04/29 17:11:23

重水反应堆简称重水堆，是用重水即氧化氘作为慢化剂的核反应堆。重水是非常优异的慢化剂，它与石墨并列为最常用的慢化剂。

轻水反应堆简称轻水堆，是用轻水即普通的水作为慢化剂和冷却剂的核反应堆。轻水就是一般的水，被广泛地用于反应堆的慢化剂和冷却剂。轻水反应堆是和平利用核能的一种方式。

浓缩铀和浓缩钚为满足发展核武器和核动力的需求，一些国家建造了核浓缩厂，以天然铀矿等做原料，运用同位素分离法（扩散法、离心法等）使天然矿石中的同位素分离，提高可裂变元素的丰度，提炼浓缩铀或浓缩钚。浓度高到一定程度的高浓缩钚和高浓缩铀就可以用来制造核武器，因此核浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。

经过理论的分析，核裂变链式反应无疑是可以实现的(次级中子数大于1)。但是从理论到实践终究是不容易的，要真正造成核裂变链式反应，是一件十分艰巨而复杂的工作，必须解决一系列技术上的难题。

由于军事上的需要，1942年12月2日—在铀核裂变现象发现后仅仅四年的时间，就由费米领导的一个小组，在美国芝加哥大学的一个网球场里建成了世界上第一座核反应堆，第一次实现了人工的核裂变链式反应，为大规模利用原子能开辟了道路。

对于一个进行自持链式反应的装置—核反应堆来说，必须具备哪些条件呢？首先，必须有一个让链式反应能够持续进行的地方；其次，必须把核裂变链式反应产生的大量热量取出；第三，必须能够对链式反应加以控制；第四，必须对核裂变产生的放射性物质加以控制，对核辐射加以防护。

根据上述要求，一个核反应堆一般由以下几个部分组成：活性区，这是进行链式反应的地方；冷却系统，这是用来保证活性区不被烧坏，使热量能取出来加以利用的系统；控制系统，这是用来监察和控制链式反应进行的系统；防护系统，这是用于保护工作人员不受核辐射和放射性物质危害，并保证放射性物质不致污染环境的系统。

活性区是反应堆的心脏，主要由核燃料、馒化剂和控制棒组成，冷却剂也从这里通过。核燃料中含有裂变物质(如铀235)，是用来进行链式反应的材料，它是反应堆核心的核心。

在反应堆中，通常有足够多的核燃料，使链式反应不但能进行，而且能够扩大规模，这样才能维持高功率运行。但是当链式反应发展到一定规模、反应堆具有足够高的功率时，要控制链式反应的发展，使反应堆的功率维持在一定水平上，就要去掉反应堆内的部分中子，不让它们参加链式反应，使中子增殖系数k等于1。

为了做到这一点，通常需采用能够强烈吸收中子的物质，如硼、镉等制成的所谓控制棒，来对反应堆的运行加以控制。控制棒放入堆内时，由于它们吸收了大量的中子，使链式反应的规模减小，反应堆的功率就下降，甚至停止运行；若把它们取出堆外，由于它们不再吸收中子，链式反应的规模就扩大，反应堆的功率也就上升；若把他们调整到适当的位置，就可以使反应堆在一定的功率下稳定运行。

反应堆就是这样通过控制棒来进行控制的。根据需要，可以随意地使反应堆启动、稳定运行或者停止下来。因此，反应堆内的链式反应是一种可控的自持链式反应。

费米等建造的世界上第一座反应堆采用天然铀作核燃料，石墨作慢化剂。这座反应堆是用大小约10×10×15立方厘米的石墨块“堆”成的，在一部分石墨块上钻有直径约为5厘米的圆孔，在圆孔内放置重约2千克的金属铀棒或氧化铀棒。

石墨块一层层地堆起来，没有铀棒的石墨块和带有铀棒的石墨块交替放置，一共50层。在第50层以上，再放四层用来反射中子的石墨。最上面是15厘米厚的铅板和1.5米厚的木材构成的防护层。侧面的防护层由30厘米厚石墨和1.5米厚混凝土做成。这座反应堆的总体积约为10×10×7立方米，总重量约为1400吨，内中装铀约52吨。

这座反应堆的运行是通过五根镀有镉的青铜棒进行控制的。其中一根穿过堆体；另一根可以插入堆内任何深度，用于调整反应堆的功率；其余三根是“安全棒”，平时放在堆外，必要时可迅速插入堆内，使链式反应立即停止。这座反应堆没有冷却设备，因此它的功率很小，总共只有几百瓦。

下面一段是费米对第一座反应堆首次启动情况的描述：“我们日夜期待的日子终于来到了。那一天，我们聚集在离地面约十英尺的平台上。面对着我们的就是大厅里的那堆‘建筑’。

“一位名叫韦尔的青年科学家站在我们下面，他的职责是操纵最后一根控制棒，以便校正反应。

“为了防止发生意外，我们采取了几道预防措施。反应堆里放有三组控制棒，一组是自动的；另一组是用绳索系定的安全棒，津恩掌握着绳索，一有出问题的迹象他就松开绳索，棒便会立刻插回堆里；最后一根控制棒仍插在堆里，它有启动、加速和停止反应的功能。这就是韦尔所操纵的那一根。

“因为以前从来没有人做过这种实验，为了安全起见，我们有一个‘控制液小组’，准备在控制棒万一失灵时，把镉盐溶液灌进堆里去。在实验开始前，我们还仔细地预演了各种安全预防措施。

“抽控制棒的时刻终于来到了。韦尔开始慢慢地抽出那根最重要的控制棒。那时，我们站在平台上，注视着各种指示仪表——它们能显示中子计数，并能告诉我们铀原子受到中子打击的速率到底有多快。

“上午十一点三十五分，正当计数器嗒嗒地响得正快的时候，突然轰隆一声巨响，自动安全棒已经插回反应堆里了——这是因为控制棒的安全指标定得太低了一点。

“也正好是该吃午饭的时候了。午餐时，每人心里都在想着这次实验，可是没有一个人过多地谈论它。

“下午二点半，韦尔又一英寸一英寸地把控制棒抽出、核对，再抽出、再核对……。

“不久，指示仪表上显示出中子强度开始以一种缓慢的、但是不断增长的速率在上升。这时，我们知道反应堆已经到达自持状态了。

“没有一根保险丝被烧断，也没有发出任何火焰闪光，它完全不象是一件奇迹的出现。但是对我们来说，这意味着，大规模释放核能只是时间的迟早而已。”

自从第一座反应堆成功地运行以后，各种各样的反应堆犹如雨后春笋，竞相问世。到目前为止，世界各国已建立了七百多座反应堆。反应堆大小不一，类型繁多。例如，按核燃料的种类分，可分成天然铀堆、加浓铀堆、钚堆；按慢化剂的种类分，可分成石墨堆、重水堆、轻水(即普通水)堆、气冷堆、熔盐堆等；按使用的中子能量又可分为热中子堆、中能中子堆和快中子堆；按用途分，则可分为动力堆、生产堆和研究试验堆等等。

铀作为一种新能源，是通过反应堆来实现的。用反应堆来发电，是反应堆的一个主要用途。利用原子能来发电，具有很大的优越性。首先，核电站所消耗的燃料量要比火电站少得多。例如一座电功率为一百万千瓦的火电站，一年要烧三百万吨煤，而同样功率的核电站，只要二、三十吨核燃料就够了，而且一次装料可以用上一年、两年，甚至更长的时间。

核燃料资源比化学燃料资源可提供大得多的能量，因此从长远观点来看，它更能满足生产发展的需要。对于缺煤少油的国家和边远地区，原子能发电更显示出特殊的优越性。

用原子能发电，还可以把化学燃料节省下来，使它们利用得更合理。因为煤和石油是制造合成纤维、塑料、医药、染料和人造橡胶等重要工业产品的优良原料，从发展的观点来看，单单为了获得能量而把它们烧掉是很可惜的。

发电用的反应堆主要有气冷堆、重水堆、轻水堆、快中子增殖堆几种类型。

气冷堆是用天然铀作燃料，石墨作慢化剂，氦气或二氧化碳气体作冷却剂(或称载热剂)。

重水堆是是用天然铀作燃料，但用重水作慢化剂，用重水或普通水作冷却剂。

轻水堆又分为压水堆和沸水堆。这类反应堆用普通水作为慢化剂和冷却剂。虽然普通水具有良好的中子慢化性能和导热性质，但由于它吸收中子的能力很强，所以这类反应堆必须采用低加浓铀作燃料。在目前运行的核电站中，轻水堆所占的比例最大。

快中子增殖堆简称快堆，没有慢化剂，直接利用快中子进行链式反应。快堆有一个非常突出的优点，就是在这种反应堆内，每消耗掉一个裂变物质的原子核，还同时能生成一个以上新裂变物质的原子核，因此当这种过程继续下去时，一方面释放出大量的能量，以供发电之用，另一方面反应堆内的核燃料也越积越多。这种反应堆能更有效地利用铀资源，并且还可以利用储量比铀还丰富的钍资源，因此被认为是一种最有发展前途的反应堆。目前许多国家都在对这种反应堆进行积极研究，有些国家已建成了原型快堆。

核反应堆还可用作运输工具的动力，其主要优点是续航力大，只需消耗几公斤裂变物质，就足以使万吨巨轮作环球航行。特别是对于潜艇来说，反应堆的出现，使其性能有了根本性的变革。近代的快速核潜艇，其水下航速已经超过水面大型舰只的速度，续航力可达90万公里(即可环球航行二十二圈半)，燃料可十年不换。由于核反应堆动力推进不需要氧气，核潜艇能长期潜在水下航行，成为名副其实的潜水艇。由于海洋这个特殊的环境，船舶推进用的反应堆，一般都是压水堆。

核反应堆的另一个重要用途是生产钚239。钚239是原子弹的一种装药，它是铀238在反应堆内吸收中子后经两次β衰变而生成的。用于生产钚239的反应堆一般是石墨水冷堆。另外，氢弹的装药氚也是在反应堆内生产的。

反应堆还有其它许许多多的用途，例如利用反应堆内的中子来生产多种有用的放射性同位素，供国民经济各部门之用；利用反应堆产生的能量来炼铁、炼油，进行煤的气化和焦化，以及海水淡化；利用反应堆来进行各种科学研究等等。

反应堆
在原子能的和平利用中，最典型的当数原子能发电，也称核电。如果说原子弹的爆炸是瞬间、不受控制地进行的铀-235或钚-239核裂变链锁反应的结果，那么原子能发电站利用的能量是来受控状态下持久进行的铀-235或钚-239核裂变链锁反应。一种可以人为控制核裂变反应快慢并能维持链锁核裂变反应的装置叫做反应堆。费米发明的反应堆是用来生产钚-239的，这种反应堆叫做生产堆。原子能发电站的核心也是反应堆，它是用反应堆内核裂变反应产生的巨大热量生成饱和蒸汽驱动气轮机发电，这种反应堆叫做动力堆。原子能发电与用煤、用油发电的区别仅在于产生热量的装置不同，前者是原子能反应堆，后者是燃煤、燃油锅炉。

反应堆的类型很多，但它主要由活性区，反射层，外压力壳和屏蔽层组成。活性区又由核燃料，慢化剂，冷却剂和控制棒等组成。现在用于原子能发电站的反应堆中，压水堆是最具竞争力的堆型（约占61%），沸水堆占一定比例（约占24%），重水堆用的较少（约占5%）。压水堆的主要特点是：1）用价格低廉、到处可以得到的普通水作慢化剂和冷却剂，2）为了使反应堆内温度很高的冷却水保持液态，反应堆在高压力（水压约为15.5 MPa ）下运行，所以叫压水堆；3）由于反应堆内的水处于液态，驱动汽轮发电机组的蒸汽必须在反应堆以外产生；这是借助于蒸汽发生器实现的，来自反应堆的冷却水即一回路水流入蒸汽发生器传热管的一侧，将热量传给传热管另一侧的二回路水，使后者转变为蒸汽（二回路蒸汽压力为6—7 MPa，蒸汽的温度为275—290 ℃）；4）由于用普通水作慢化剂和冷却剂，热中子吸收截面较大，因此不可能用天然铀作核燃料，必须使用浓缩铀（铀-235的含量为2—4%）作核燃料。沸水堆和压水堆同属于轻水堆，它和压水堆一样，也用普通水作慢化剂和冷却剂，不同的是在沸水堆内产生蒸汽（压力约为7 MPa），并直接进入气轮机发电，无需蒸汽发生器，也没有一回路与二回路之分，系统特别简单，工作压力比压水堆低。然而，沸水堆的蒸汽带有放射性，需采取屏蔽措施以防止放射性泄漏。重水堆是用重水作慢化剂和冷却剂，因为其热中子吸收截面远小于普通水的热中子吸收截面，所以可以用天然铀作为重水堆的核燃料。所谓热中子，是指铀-235原子核裂变时射出的快中子经慢化后速度降为2200 m/s、能量约为1/40 eV的中子。热中子引起铀-235核裂变的可能性，比被铀-238原子核俘获的可能性大190倍。这样，在以天然铀为燃料的重水堆中，核裂变链锁反应可持续进行下去。由于重水慢化中子不如普通水有效，因此重水堆的堆芯比轻水堆大得多，使得压力容器制造变得困难。重水堆仍需配备蒸汽发生器，一回路的重水将热量带到蒸汽发生器，传给二回路的普通水以产生蒸汽。重水堆的最大优点是不用浓缩铀而用天然铀作核燃料，但是阻碍其发展的重要原因之一是重水很难得到，因为在天然水中重水只占1/6500。

前苏联于1954年建成了世界上第一座原子能发电站，掀开了人类和平利用原子能的新的一页。英国和美国分别于1956年和1959年建成原子能发电站。到2004.9.28，在世界上31个国家和地区，有439座发电用原子能反应堆在运行，总容量为364.6百万千瓦，约占世界发电总容量的16% 。其中，法国建成59座发电用原子能反应堆，原子能发电量占其整个发电量的78%；日本建成54座，原子能发电量占其整个发电量的25%；美国建成104座，原子能发电量占其整个发电量的20%；俄罗斯建成29座，原子能发电量占其整个发电量的15% 。我国于1991年建成第一座原子能发电站，包括这一座在内，现在投入运行的有9座发电用原子能反应堆，总容量为660万千瓦。我国另有2座反应堆在建设中。我国还为巴基斯坦建成一座原子能发电站。

原子能发电比常规发电的主要优点是：1）能量高度集中，燃料费用低廉，综合经济效益好。1公斤铀-235或钚-239提供的能量在理论上相当于2300吨无烟煤。在现阶段的实际应用中，1公斤天然铀可代替20—30吨煤。虽然原子能发电一次性基建投资较大，可是核燃料费用比煤和石油的费用便宜得多。所以，原子能发电的总成本已低于常规发电的总成本。2）因所需燃料数量少而不受运输和储存的限制。例如，一座100万千瓦的常规发电厂，一年需要烧掉300万吨煤，平均每天需要一艘万吨轮来运煤。而使用原子能发电，一年只需要30吨核燃料。3）污染环境较轻。原子能发电不向外排放CO、 SO2、 NOX 等有害气体和固体微粒，也不排放产生温室效应的二氧化碳。原子能发电站日常放射性废气和废液的排放量很小，周围居民由此受到的辐射剂量小于来自天然本底的1%。大量释放放射性物质的严重事故，则发生的概率极低，全世界10000堆年的运行历史中只发生过一次波及厂外的切尔诺贝利事故，它是运行人员违章操作和反应堆本身设计缺陷（缺乏必要的安全屏障）所造成的。大家可能听说过美国三里岛原子能发电站的事故，这次事故是由于人为失职和设备故障造成。由于反应堆有几道安全屏障，该事故中无一人死亡，80公里以内的200万人口中平均受到的辐射剂量还不及佩带一年夜光表受到的剂量。

可能有人要问，反应堆会不会像原子弹那样爆炸？这是不会的，其原因至少有三条：1）原子弹使用的核燃料中90%以上是易裂变的铀-235，而发电用反应堆使用的核燃料中只有2—4%是易裂变的铀-235；2）反应堆内装有由易吸收中子的材料制成的控制棒，通过调节控制棒的位置来控制核裂变反应的速度；3）冷却剂不断地把反应堆内核裂变反应产生的巨大热量带出，使反应堆内的温度控制在所需范围内。

0000可能有人也要问，为什么一些国家不轻易转让原子能发电技术呢？这是因为反应堆用于发电的同时，在反应堆内还产生一定量的钚-239（除大部分中子轰击铀-235原子核使其发生裂变外，仍有一部分中子被铀-238原子核俘获使后者变成钚-239。在反应堆内生成的钚-239中，约有50%以上再被中子轰击发生裂变，释放出能量，使核燃料增殖；其余不到50%的钚-239留在反应堆内。），经后处理可将钚-239提取出来，用于制造原子弹。重水堆产生的钚-239约为压水堆的两倍。

推进动力

将反应堆产生的热量带到蒸汽发生器，由蒸汽发生器产生的饱和蒸汽驱动汽轮机而提供推进动力。大家熟悉的核潜艇、核动力航空母舰和原子能破冰船，都是由原子能提供的推进动力。

由于核潜艇有常规潜艇无可比拟的优点，它已成为现代海军中的主力战舰。核潜艇的主要优点是：1）续航力大。续航力是指装一次燃料能持续航行的距离。对核潜艇来说，水下续航力可达7.5万海里；而常规潜艇的水下续航力只有100—400海里（与航速有关）, 因为它在水下是靠蓄电池作能源来推进的，隔一定时间需浮出水面或浮至通气管深度利用柴油发电机组对蓄电池进行充电。2）航速高。核潜艇水下航速可达30节（1节为1海里/时）以上，且经常以最大航速航行；而常规潜艇水下最大航速为15—20节，但由于受到蓄电池的限制一般不以最大航速航行。3）隐蔽性能好。核潜艇在水下停留时间约2500小时，而常规潜艇仅10—20小时。世界上已建造的核潜艇约500艘，配备的反应堆近700座，超过了已建造的用于原子能发电的反应堆的总数。1971年我国建成第一艘核潜艇，并试航成功。1988年我国成功地完成了从水下核潜艇发射弹道导弹的试验。

核动力航空母舰同样具有高航速下续航力大的优点，它能长期保持30节以上的航速而无须担心燃料的消耗。它不但不需要补给燃料的后勤舰队，还比同等级常规航母多携带一倍的航空燃料和武器。其续航力为100万海里。世界上第一艘核动力航空母舰，是美国于1960年建造的“企业号”航空母舰。俄罗斯和法国也分别拥有核动力航空母舰。

世界上第一艘原子能破冰船，是前苏联于1959年建造的。它比常规动力破冰船有突出优点：1）由于无须储备大量燃料，船的载重量不会因燃料消耗而减小，其破冰能力始终保持不变；2）轴功率可达75000马力，能在冰厚为 2.0—2.5米的北极区航行；而常规破冰船的轴功率在25000马力左右，一般只能在冰厚为0.7—0.9米的地方航行；3）续航力不受限制。

供热

利用反应堆产生的能量直接供热，有十分广阔的市场。例如，建设一座20万千瓦的低温供热堆，每年消耗二氧化铀仅1 吨，它可以为500万平方米的建筑供暖。而为同样建筑面积供暖的锅炉，每年需要烧煤30万吨。如果以15年为期进行比较，核供热的成本比煤供热便宜。世界上前苏联，加拿大，瑞典和我国都为寒冷地区建造了低温供热反应堆。

反应堆的原理比较复杂，为了能使你听懂，我用通俗的语言来讲解。核反应堆的种类不下几十种，我只以最常见的压水堆为例讲一讲。

反应堆是指能维持和控制核裂变链式反应的装置，因为第一个试验反应堆确实是用石磨堆起来的，所以一直就叫“堆”。核潜艇上装的核反应堆基本都是一个类型，叫做压水型核反应堆，简称压水堆。核反应堆里的核心部件是堆芯，由核燃料组成，核燃料被点燃后，就像锅炉被点燃一样可以发出很高的热量，这些热量又被利用来加热水，把水变成蒸汽，蒸汽推动汽轮机旋转进而带动螺旋桨转动，使潜艇前进。所以核反应堆又叫原子锅炉，其作用与普通锅炉是一样的，都是提供热源。

反应堆的结构比较简单，主要由以下组成：

核燃料——它是进行核裂变链式反应的核心部件，一般制作成二氧化铀（UO2），二氧化铀中只含有百分之几的铀235可以进行裂变反应，而绝大部分是不直接参与核裂变的铀238。我们就是用中子不断来轰击铀235使之裂开，同时产生热量。

压力壳——核反应堆的外壳，用来盛装核燃料及堆内部件，用高强度的优质钢锻造而成，可承受几十兆帕（几百个大气压）的压力。

控制棒驱动机构——它是核反应堆的操作系统和安全保护系统的“前线”执行机构，严格按系统或操纵员的要求驱动控制棒在核反应堆内移动，对核反应堆功率进行有效控制。在危急情况下，可利用加速器快速把控制棒插入核反应堆内，达到紧急停堆的目的。控制棒具有很强的吸收中子的能力，用来启动、关闭核反应堆，并可维持、调节核反应堆功率。控制棒一般用铪（Hf）、银（Ag）、铟（In）、镉（Cd）等金属制作。

中子源——提供中子，用来启动核反应堆和提高功率
。
核反应堆内充满了高温高压的纯净水，流经堆芯，把核裂变产生的热量带走。由于核反应堆内充满了高压的水作为核燃料的冷却剂，所以叫压水型核反应堆。

反应堆是什么东西？ “原子核反应堆”的英文缩写是什么？反应堆中的控制棒的工作原理是什么？谁能说说高温气冷反应堆的工作原理是什么？什么是轻水反应堆、重水反应堆？什么是反应堆？比如热核反应堆…… 什么是轻水反应堆? 什么是轻水反应堆什么叫轻水反应堆什么是增殖反应堆