核电站原料是什么 核电站主要原材料是什么
1、核电站主要原材料包括:核燃料(铀)及反应堆等核电站的设备与设施。其中,核电站用的燃料是铀。
2、用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方。
3、铀是原子序数为92的元素,其元素符号是U。在自然界中存在三种同位素,均带有放射性,拥有非常长的半衰期(数十万年~45亿年)。此外还有12种人工同位素(226U~240U)。铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特发现。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。
核动力(英语:Nuclear power,也称原子能)是利用可控核反应来获取能量,从而得到动力、热量和电能。产生核电的工厂被称作核电站,将核能转化为电能的装置包括反应堆和汽轮发电机组。核能在反应堆中被转化为热能,热能将水变为蒸汽推动汽轮发电机组发电。
因为核辐射问题和现在人类还只能控制核裂变,所以核能尚未得到所有国家、民众的认可,在大部分的国家暂时未有大规模的利用。利用核反应来获取能量的原理是:当裂变材料(例如铀-235)在受人为控制的条件下发生核裂变时,核能就会以热的形式被释放出来,这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力,也可以连接发电机来产生电能。世界各国军队中的某些潜艇及航空母舰以核能为动力(主要是美国)。
核动力是利用可控核反应来获取能量,从而得到动力,热量和电能。因为核辐射问题和现在人类还只能控制核裂变,所以核能暂时未能得到大规模的利用。利用核反应来获取能量的原理是:当裂变材料(例如铀-235)在受人为控制的条件下发生核裂变时,核能就会以热的形式被释放出来,这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力,也可以连接发电机来产生电能。世界各国军队中的大部分潜艇及航空母舰都以核能为动力,同时,核能每年提供人类获得的所有能量中的7%,或人类获得的所有电能中的15.7%。
一、能源与动力工程
专业代码:080501 | 男女比例:84:16
1、专业定义
能源与动力工程主要研究能源的开发和利用、动力机械和热工设备的设计和测试技术等,能源包括煤、石油、天然气等传统能源和核能、风能、生物能等新能源,动力机械和热工设备包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷机等。例如:天然气用作汽车燃料、风能发电、冬季烧锅炉供暖、空调制冷机设计和测试等。
2、课程体系
《工程力学》、《机械设计基础》、《工程热力学》、《流体力学》、《传热学》、《控制理论》、《流体机械》、《能源与动力机械测试技术》、《热能与动力工程测试技术》、《智能装置自动化》、《低温原理与技术》、《制冷原理》、《热工过程自动控制》
部分高校按以下专业方向培养:新能源汽车。
3、发展前景
就业方向
工业类企业:热能工程、动力工程、制冷工程、暖通工程、产品开发、机械设计、工艺设计、生产技术、技术开发、生产管理。
考研方向
动力工程及工程热物理、动力工程、热能工程、工程热物理。
二、能源与环境系统工程
专业代码:080502T | 男女比例:71:29
1、专业定义
能源与环境系统工程主要研究能源的转换和利用及环境保护等基本知识和技能,包括一次能源转化为二次能源的过程、人工环境和制冷空调的技术问题、风能等新能源的开发利用等,力求实现能源利用高效、清洁的目的。例如:煤炭燃烧产生蒸汽能推动发电机的过程,社区绿化、供水、供暖的技术问题,风能、核能发电等。
2、课程体系
《工程热力学》、《工程流体力学》、《传热学》、《环境化学》、《电站锅炉原理》、《汽轮机原理》、《泵与风机》、《热工控制系统》、《计算机控制系统》、《低温工程材料》、《能源动力装置基础》、《低温原理》、《暖通与空调》。
3、发展前景
就业方向
工业类企业:热力工程、煤化工程、火力工程、暖通工程、排水工程、电力工程、工程设计、技术支持、设备制造、设备检修、生产管理。
考研方向
动力工程、动力工程及工程热物理、热能工程、工程热物理。
三、新能源科学与工程
专业代码:080503T | 男女比例:72:28
1、专业定义
新能源科学与工程主要研究新能源的种类、特点、应用和未来发展趋势以及相关的工程技术等,包含风能、太阳能、生物质能、核电能等,例如:风力发电、太阳能热水器、沼气燃烧供热、农村农林废物发电等。
2、课程体系
《流体力学》、《流体机械》、《传热学》、《工程热力学》、《电工电子学》、《自动控制理论》、《能源系统工程》、《可再生能源及其利用》、《风力发电原理与技术》、《储能原理与技术》、《太阳能发电与热利用》、《生物质转化与利用》、《流体机械转化原理与技术》。
3、发展前景
就业方向
新能源类企业:电力工程、热能工程、火力工程、技术研发、工程设计、优化运行、生产管理、新能源管理。
考研方向
动力工程及工程热物理、动力工程、热能工程、工程热物理。
四、储能科学与工程
专业代码:080504T | 男女比例:--
2020年2月21日,《教育部关于公布2019年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》(教高函〔2020〕2号),公布“2019年度普通高等学校本科专业备案和审批结果”的“新增审批本科专业名单”有新专业“储能科学与工程”。
五、能源服务工程
专业代码:080505T | 男女比例:--
2021年,能源服务工程列入普通高等学校本科专业目录的新专业名单。
(内容源于百度百科)
核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施.反应堆是核电站的关键设备,链式裂变反应就在其中进行.目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等.但用的最广泛的是压水反应堆.压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂,它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型.
2. 核电站工作原理
核电厂用的燃料是铀.用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方.
3. 压水堆核电站
以压水堆为热源的核电站.它主要由核岛和常规岛组成.压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯.在核岛中的系统设备主要有压水堆本体,一回路系统,以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统.常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统,其形式与常规火电厂类似.
4. 沸水堆核电站
以沸水堆为热源的核电站.沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆.沸水堆与压水堆同属轻水堆,都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点.它们都需使用低富集铀作燃料.
沸水堆核电站系统有:主系统(包括反应堆);蒸汽-给水系统;反应堆辅助系统等.
5. 重水堆核电站
以重水堆为热源的核电站.重水堆是以重水作慢化剂的反应堆,可以直接利用天然铀作为核燃料.重水堆可用轻水或重水作冷却剂,重水堆分压力容器式和压力管式两类.
重水堆核电站是发展较早的核电站,有各种类别,但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站.
6. 快堆核电站
由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能的核电站.快堆在运行中既消耗裂变材料,又生产新裂变材料,而且所产可多于所耗,能实现核裂变材料的增殖.
目前,世界上已商业运行的核电站堆型,如压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等都是非增殖堆型,主要利用核裂变燃料,即使再利用转换出来的钚-239等易裂变材料,它对铀资源的利用率也只有1%—2%,但在快堆中,铀-238原则上都能转换成钚-239而得以使用,但考虑到各种损耗,快堆可将铀资源的利用率提高到60%—70%.
7. 世界上目前建造核电站情况
核电自50年代中期问世以来,目前已取得长足的发展.到1999年中期,世界上共有436座发电用核反应堆在运行,总装机容量为350676兆瓦.正在建造的发电反应堆有30座,总装机容量为21642兆瓦.
目前世界上有33个国家和地区有核电厂发电,核发电量占世界总发电量的17%,其中有十几个国国家和地区核电发电量超过各种的总发电量的四分之一,有的国家超过70%.据资料估计,到2005年核电厂装机容量将达到388567兆瓦.
8.核能是清洁的能源
目前环境污染问题大部分是由使用化石燃料引起的,化石燃料燃烧会放出大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等,由二氧化碳等有害气体造成的“温室效应”,将使地球气温升高,会造成气候异常,加速土地沙漠化过程,给社会经济的可持续发展带来灾难性的影响,核电站并不排放这些有害物质,不会造成“温室效应”,与火电厂相比,它能大大改善环境质量,保护人类赖以生存的生态环境等.
在国外核电站的周围有人居住、游泳、放牧牛羊、钓鱼,有的核电站位于大城市附近,有的位于游览区.核电站是安全、经济、干净的能源,与火电站相比,更有利于保护环境.
核电厂和火电厂对环境影响的比较(电功率100兆瓦) ——核电站对周围环境无污染
居民受到的辐射剂量 氧化硫排放量(吨/年) 烟灰和殊物质(吨/年)氧化氮排放量 (吨/年) 采矿面积 (亩/年) 危害健康的
相对指数
燃煤发电厂 0.048 46000-127500350026250-300001210SO:32000 NOx:4530 烟灰:1100
压水堆核电站:0.018 0 00 30-42氪氙 1磷 20
9.核电站废物严格遵照国家标准,对人民生活不会产生有害影响
核电厂的三废治理设施与主体工程同时设计,同时施工,同时投产,其原则是尽量回收,把排放量减至最小,核电厂的固体废物完全不向环境排放,放射性液体废物转化为固体也不排放;像工作人员淋浴水、洗涤水之类的低放射性废水经过处理、检测合格后排放;气体废物经过滞留衰变和吸附,过滤后向高空排放.
核电厂废物排放严格遵照国家标准,而实际排放的放射性物质的量远低于标准规定的允许值.所以,核电厂不会对给人生活和工农业生产带来有害的影响.
10.核电站是经济的能源
世界上有核电国家的多年统计资料表明,虽然核电站的比投资高于燃煤电厂,但是,由于核燃料成本显著地低于燃煤成本,以及燃料是长期起作用的因素,这就使得目前核电站的总发电成本低于烧煤电厂.
11.核能是可持续发展的能源
世界上已探明的铀储量约490万吨,钍储量约275万吨.这些裂变燃料足够使用到聚变能时代.聚变燃料主要是氘和锂,海水中氘的含量为0.034克/升,据估计地球上总的水量约为138亿亿立方米,其中氘的储量约40万亿吨,地球上的锂储量有2000多亿吨,锂可用来制造氚,足够人类在聚变能时代使用.按目前世界能源消费的水平,地球上可供原子核聚变的氘和氚,能供人类使用上千亿年.因此,有些能源专家认为,只要解决了核聚变技术,人类就将从根本上解决了能源问题.
1、学科方向不同:
热能与动力工程包括:工程热物理过程及其自动控制、动力机械及其自动化、流体机械及其自动控制、电厂热能工程及其自动化四个二级学科。
主要涉及热能动力设备及系统的设计、运行、自动控制、信息处理、计算机应用、环境保护、制冷空调、能源高效清洁利用和新能源开发等工作,面向及培养知识面广、基础扎实、创新能力强的复合型高级人才。
动力工程及工程热物理主要学科方向有热力循环理论与系统仿真、热流体力学与叶轮机械、内燃机燃烧与排放控制、汽车动力总成与控制、工程热物理、制冷空调中的能源利用、低温系统流动传热、煤的多相流燃烧热物理等。
2、学科综合性不同:
“热能与动力工程”是多门科学技术的综合,其中包括现代能源科学技术,信息科学技术和管理技术等。动力工程及工程热物理相对于单一性。
3、学科侧重不同:
动力工程及工程热物理,注重与化工、生物、信息、环境等学科的交叉与结合,发展学科新生长点,包括燃料电池与燃气轮机联合发电、石油替代途径与新能源汽车、太阳能热利用与建筑节能、纳/微系统输送和温控、生物质气化发电、光催化制氢和电动汽车多能源动力控制系统等。
热能与动力工程人才就业侧重于热力发电厂及电力公司、电力设计研究院、大中型用能企业、政府规划和环保部门、制冷和空调设备企业、高等院校等领域,从事设计、运行、自动控制、信息处理、环境保护、清洁能源利用和新能源开发等类型工作。
参考资料来源:百度百科-热能与动力工程
参考资料来源:百度百科-动力工程及工程热物理
核能发电与火力发电极其类似,是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。火力发电的锅炉可以用核反应堆及蒸汽发生器替代,以核裂变能替代矿物燃料的化学能。除沸水堆外,其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热,通过蒸汽发生器将热量传给三回路或者二回路的水,形成蒸汽推动汽轮发电机。一回路的冷却剂经过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽则是沸水堆,经历汽水分离在干燥后直接推动汽轮发电机。
核电站的建设成本较低,基本建设成本是同等火车站的1.5~2倍,但是其燃料费用远远低于煤燃料费用,运行维修费用低于火电站。要是掌握了核聚变反应技术,采用海水作燃料,更是取之不尽用之不竭,想了解核能发电原理,请阅读“核能发电原理是什么”这篇文章。那么核能发电的优缺点的有哪些?
核能发电的优点
1、相比与化石燃料发电,核能发电不会排放巨量的污染物质到大气中,不会对空气造成污染,且核能发电不会排放二氧化碳加重地球温室效应。
2、核能发电所使用的轴燃料,只有发电的用途。世界上核资源比较丰富,核燃料有铀、锂、硼、钍氘等等,铀在世界上的储量约为417万吨。地球上可提供的能量、可供开发的核燃料资源是矿石燃料的十万多倍。缓和世界能源危机的一种经济有效的措施是核能应用,具有许多优点,其一核燃料具有许多优点,如核能比化学能大几百万倍、体积小而能量大。
3、化石燃料能量密度比核燃料能量密度低几百万倍,因此核能电厂所使用的燃料体积小,运输和存储都会比较方便。又因核燃料运输量较小,核电站可以建在最需要的工业区附近。同时煤里的少量钛、铀、和镭等放射性物质,会随着烟尘飘落到火电站附近,对环境造成污染。核电站设置了层层屏障,基本不会排放污染环境的物质,放射性污染也比烧煤电站少的多。
4、燃料费用在核电发电成本中所占比例比较低,且核电发电成本不会轻易受到国际经济情势影响,故发电成本比其他发电方法比较稳定。
核能发电的缺点
1、必须完成核裂变链式反应才能产生核能。核裂变要是失去控制,就会产生对环境和人体有巨大危害的中子和放射性物质,目前全球已经发生了数起核泄漏事故,给生态和人民带来了严重的伤害。因此部分环保人士提出相比于其他可再生能源,核能不能作为一种安全能源。
2、使用过的核燃料虽然体积不大,却具有较强的放射性,要是没有进行妥当的处理,就会对环境生命产生致命的影响。从核反应堆出来的核废料会在不到一分钟的时间内致死。一般的物理、化学或是生物方法是无法消除核废料的放射性,只能靠其中放射性核素自身的衰变而减少。而这些放射性核素半衰期非常漫长,长达几万甚至几百万年。伴随着全球核电站的数量不断增加,核废料对自然环境的威胁越来越大。全球科学工作者将面临的重要课题是如何安全永久地处理核废料。
3、核能电厂电力公司的财务风险较高,投资成本过大。此外,核能较低的发电热效率使得其比一般化石燃料电厂排放更多的废热到环境里,因此核能电厂的热污染比较严重。