基本工作原理是:核電站利用核能發(fā)電,核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆加熱水產(chǎn)生蒸汽,將原子核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能;蒸汽壓力推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn),熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;然后汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn),將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。
(來源:煙臺核電研發(fā)中心)
核電站工作原理通用示意圖
常見的核電站依據(jù)反應(yīng)堆原理不同可分為壓水堆核電站、重水堆核電站、沸水堆核電站、快堆核電站。目前我國主要核電站由壓水堆核電站和重水堆核電站組成。
壓水堆核電站
目前世界上的核電站60%以上都是壓水堆核電站,其主要由反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及有關(guān)系統(tǒng)設(shè)備組成。
在核電站中,反應(yīng)堆的作用是進(jìn)行核裂變,將核能轉(zhuǎn)化為水的熱能。水作為冷卻劑在反應(yīng)堆中吸收核裂變產(chǎn)生的熱能,成為高溫高壓的水然后沿管道進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的U型管內(nèi),將熱量傳給U型管外側(cè)的水,使其變?yōu)轱柡驼羝?/p>
冷卻后的水再由主泵打回到反應(yīng)堆內(nèi)重新加熱,如此循環(huán)往復(fù),形成一個封閉的吸熱和放熱的循環(huán)過程,這個循環(huán)回路稱為一回路,也稱核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。一回路的壓力由穩(wěn)壓器控制。由于一回路的主要設(shè)備是核反應(yīng)堆,通常把一回路及其輔助系統(tǒng)和廠房統(tǒng)稱為核島(NI)。
由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功,將蒸汽、的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩軸剛性相連,因此汽輪機(jī)直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。
作完功后的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器,由循環(huán)冷卻水(如海水)進(jìn)行冷卻,凝結(jié)成水,然后由凝結(jié)水泵送入加熱器預(yù)加熱,再由給水泵將其輸入蒸汽發(fā)生器,從而完成了汽輪機(jī)工質(zhì)的封閉循環(huán),我們稱此回路為二回路。循環(huán)冷卻水二回路系統(tǒng)與常規(guī)火電廠蒸汽動力回路大致相同,故把它及其輔助系統(tǒng)和廠房統(tǒng)稱為常規(guī)島(CI)。
綜上所述,壓水堆核電站將核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁欠炙牟,由四個主要設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的
(1)反應(yīng)堆—將核能轉(zhuǎn)變?yōu)樗臒崮埽?/p>
(2)蒸汽發(fā)生器—將一回路高溫高壓水中的熱量傳遞給二回路的水,使其變成飽和蒸汽;
(3)汽輪機(jī)—將飽和蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能;
(4)發(fā)電機(jī)—將汽輪機(jī)傳來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>