核能发电

既没有朋友解决楼主的疑难，小弟只好自动请缨一下，看看能否解决楼主的疑惑。 其实所谓轻水堆和重水堆，只是核反应器内的中子减速剂（又称缓和剂moderating material）分别使用轻水和重水。 ＊　＊　＊ 什么是重水： 重水(或称氘化水，化学式D2O或者2H2O)是水的一种，它的质量比一般水要重。普通的水(H2O)是由两个只有质子的氢原子和一个氧16原子所组成，但在重水分子内的两个氢同位素，比一般氢原子有各多一个中子，因此造成重水分子的质量比一般水要重。在自然界中，重水的含量很少。 由于普通水和重水都是由相同数量的氢和氧原子组成，两者的化学反应皆会接近相同。但在物理上，重水的溶点和沸点比普通水稍高，在一个大气压力下，重水的溶点是摄氏3.82度，沸点是摄氏101.4度。 密度方面，在摄氏20度和一个大气压力的环境下，重水的密度是1.105g/cm3。由于重水比普通水不容易被电解为氢和氧，以及与普通水相比，其含量稀少的关系，人们便以电解的方式来提炼纯度更高的重水。因此，重水的价格也比较昂贵。 有另一种重水称为半重水，HDO，它只有一个氢原子是多一个中子的重氢。一般的半重水都并不纯正，通常是50%HDO，25%的H2O 及 25%的D2O。 ＊　＊　＊ 缓和剂moderating material 缓和剂可以通过和中子之间的碰撞，把中子的速度减慢至和周遭环境份子的平均动能差不多．这种速度的中子，被铀－235的核子捕捉而发生核裂变的机会会增大，而被铀－238发生核裂变的机会则会减少。用使用缓助剂都称为慢孳生反应器（Thermal (slow) reactors ）由于自然界铀－238的成份远比铀－235多，因此现在的反应器设计都是慢孳生反应器。 轻水和重水都可以当缓和剂。除此以外，石墨也是缓和剂之一。 ＊　＊　＊ 轻水式反应器LWR，Light-Wter Reactor 进入正题，轻水式反应器就是以轻水当缓和剂．透过中子和水份子当中的氢原子碰撞而减低它的速度．可是轻水份子会吸收部分的中子，因此轻水式反应堆必须使用浓缩铀，而不能使用普通铀，否则将不能达到临界质量（Critical Mass －既不能产生连锁核裂反应）。 轻水式反应器又被称为西方式(Western Style)反应器；现有大部份的商业运转核能反应炉均为此型式。又分为两类： * 沸水式(Boiling Water Reactor) * 压水式(Pressurized Water Reactor) ＊　＊　＊ 重水式反应器HWR，Heavy-Water Reactor 重水式反应器使用重水当缓和剂。重水反应堆不单可以使用普通铀，而且会把铀－238转化成为可制作核弹的钚。印度、巴基斯坦、以色列、北韩都是以这样方法制造核燃料。因此为了防止核子武器扩散，重水的生产和出售在很多国家都受到限制。 重水反应器又分「重水气冷式﹝HWGCR﹞」即气体冷却，「沸腾轻水式﹝HWLWR﹞」即重水缓和，一般水冷却及「加压重水式﹝PHWR﹞」 希望以上资料可以对楼主有帮助。 参考网址： ihouseedcity/~hm1203/eco-activities/energy-n-reactor zhidao.baidu/question/137462?si=2 en. *** /wiki/Nuclear_power_plant（翻译） en. *** /wiki/Nuclear_reactor（翻译） 2007-03-31 17:07:39 补充： 补充1: 其实生产浓缩铀和重水都各有困难和重大的成本重水生产: 半重水可以透过电解及蒸馏，或以化学方法从普通水中提炼出来。可以使用化学方法，是因为氢及普通氢原子由于质量稍为不同，所以化学反应的速度有异。当水中的半重水到了相当的浓度，重水便会因为水份子之间交换氢原子而慢慢出现。要从半重水再提炼纯正的重水亦可使用电解、蒸馏及化学方法。但是电解及蒸馏所需要的能量会非常巨大，因此一般这一步只会使用化学方法。 2007-03-31 17:14:56 补充： (用Girdler sulfide process，太复杂，有兴趣可去此WEBSITE看，只有英文版： en. *** /wiki/Girdler_sulfide_process）加拿大的重水式核发电站附设重水生产系统，提炼一吨的重水需要340 000吨普通的水。而那设备一年可提炼700吨重水。浓缩铀提炼：生产浓缩铀的技术相当复杂，工厂规模也非常庞大，生产成本很高，各国有关浓缩铀的生产和技术问题均极为保密，到目前为止，国外的工业规模生产浓缩铀都采用气体扩散法，离心法正在向工业生产过渡，有的国家已确定采用这种方法。 2007-03-31 17:19:56 补充： 补充2：成本考虑重水的成本贵在生产之上，因提炼的收成率太低，设备反而不是那么昂贵。浓缩铀成本在设备之上，生产成本反而不是大问题。有些国家只有轻水式反应堆而没有提炼浓缩铀设备，就会受制于外来的供应，另外重水式反应堆可以生产核弹原料。所以很多发展中国家趋之若慕。补充3：加拿大的重水式反应堆不知为何楼主说加拿大主要使用重水式核电厂，其实她两者也有用。最主要的重水式核电厂是Bruce 核能发电厂 (Tiverton 安大略)。此核电厂使用重水模式主要是地理位置的考虑，因为她正在五大湖的旁边，可以顺道研究改良重水的提炼。希望以上补充有用啦。（如此难的问题，5分真是太少了） 参考: 希望如果不幸这只是唯一的答案，楼主觉得值得亲自选取．．．．吧．

经济性以发电成本衡量。构成核能发电成本的因素很多，包括基建投资费用、安全防护费用、核燃料费用，以及核电站退役处理费用。核电发展初期，不仅基建投资费用昂贵，核燃料生产过程复杂，需要庞大的设备，加上特殊的安全措施需要，核能发电成本高于火电成本1倍以上。到60年代，核能发电成本已接近火电成本。到80年代，核电的成本已低于火电。据美国1984年统计，核电成本为2.7美分/千瓦时，而燃煤的发电成本为3.2美分/千瓦时，燃油发电成本为6.9美分/千瓦时。核电成本随各国经济发展水平、科学技术水平而异，以上所列均为核电发展水平较高的国家的数据。核能发电的成本虽然有了很大降低，但发现核电站退役处理的费用远比早先预计的为高。因此，核电的总成本还应有所增加。全球核电站英国CalderHall核电站CalderHall核电站是英国建成的第一座核电站，建于坎布里亚郡，它是镁诺克斯气冷堆的原型，于1953年兴建，1956年开始向国家电网送电，是世界上第一座商用核电站。欣克利角核电站欣克利角核电站，有欣克利A核电站、欣克利B核电站、欣克利C核电站。欣克利A核电站，属于压水堆核电站，始建于1957年，2000年被关闭。欣克利B核电站，属于高温气冷堆核电站，始建于1976年，目前正在使用。欣克利C核电站，正在筹建。哈特尔普尔核电站哈特尔普尔核电站是一个核电站位于口的北部央行河T恤，2.5英里（4.0公里）的南哈特尔普尔在达勒姆郡，英格兰东北部。该站有一个输出1,190净电气兆瓦，这是需求相当于150万的电力需求的家庭或能源3%的英国。电力是二产，通过使用先进气冷反应堆（地带）。美国三里岛核电站三里岛核电站位于美国宾夕法尼亚州哈里斯堡，萨斯奎哈纳河三里岛。三里岛核电站采用压水反应堆结构。三里岛沸水式反应炉的功率为95万千瓦，每小时可产生每平方吋985磅压力的饱和蒸汽7,620,000磅。

实践证明，只要严格遵守核电站安全法规和守则，核电的安全性是有充分保障的。　　核电站对环境的影响，主要存在两种潜在危险：一是自身事故或外来因素引起爆炸事故，造成人身伤亡；一是发生反应堆冷却剂外溢事故时，造成放射性危害。对这两种情况，在设计核电站和选择建站地址时，都有多种可靠有效的考虑。核电站的选址要求非常严格，必须是地震裂度低和地壳稳固的“安全岛”，必须符合环保要求。为此，科学工作者必须全面进行多种项目的实地考察与勘测，其中包括磁航、重力、地震、遥感等等；同时还得进行详尽的水文调查和气象考察、查阅历史上千年以上地质资料的记载，推测今后50至100年的地震活动趋势。核电站与油库、油管、机场、易燃仓库以至民航线、公路、铁路的距离都有相应的限制规定。核电站向外分成隔离区、低人口密度区和人口中心距离区。最近的隔离区半径不得小于800米，最外区半径在7000米以上。

核燃料的裂变反映产生的热量通过热交换产生蒸汽来驱动汽轮机，汽轮机带动发电机来发电。说起来，就这么简单，无论火力发电，水利发电，核能发电，还是风力发电，最终目的，就是要让发电机按要求转起来。火力发电和核能发电的区别就在于，前者用锅炉烧水产生蒸汽，后者用核反映烧水产生蒸汽，然后蒸汽驱动汽轮机，汽轮机带动发电机，就基本类似了。基本思路如此，只是现实中实现起来，就需要庞大的配套设施。比如燃料系统，冷却系统，润滑油系统，污水处理系统，化学系统，自动化控制系统，电气配电，变电等等。