核能作为一种清洁、高效的能源,其发电原理备受关注。核反应堆是实现核能发电的关键设备,它利用核材料的放射性衰变产生热能,在一定工质的作用下驱动涡轮机发电。核反应堆的核能发电原理主要包括以下三个环节:
核裂变
核裂变是指重核裂变成两个中等质量核的过程。首先将铀等放射性核材料的核子轰击,使其失去一些中子,核子过多的核会产生裂变,释放出大量的热能。这种热能就是发电的原动力。
热交换
在反应堆中,被称为冷却剂的液体穿过反应堆,吸收反应中释放出的热能后,流向换热器。在换热器中,冷却剂的热能被传递给水,使水变成蒸汽。这里的冷却剂一般用水或水蒸汽代替,这样能保证在核反应过程中,控制核裂变过程发生的温度等参数不被过度升高。
涡轮发电
热交换后的水蒸汽再经过高压涡轮驱动后转成机械能,接着到达低压涡轮,最后到达发电机,将机械能转换成电能。