核電工藝聚變反應(yīng)堆

目前，世界上最強(qiáng)大的聚變反應(yīng)堆是ITER（國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆），位于法國(guó)，目前正在建造中。該反應(yīng)堆的建造預(yù)算大約為400億美元?！癆RC”核聚變反應(yīng)堆是一個(gè)500兆瓦的反應(yīng)堆，直徑約為“ITER”反應(yīng)堆的一半?！癆RC”的大半徑為3.3米，小半徑為1.1米。盡管尺寸和磁場(chǎng)強(qiáng)度不同，但“ARC”與“ITER”物理原理完全一致。

核聚變反應(yīng)堆和核裂變反應(yīng)堆

目前世界上所有的用于發(fā)電或者軍事的核反應(yīng)堆都是核裂變，反應(yīng)堆這一術(shù)語(yǔ)應(yīng)覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆，但一般情況下僅指裂變堆。核電廠發(fā)電是用核裂變。核電站是利用核裂變或核聚變反應(yīng)所釋放的能量產(chǎn)生電能的熱力發(fā)電廠。由于控制核聚變的技術(shù)障礙，目前商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電站都是利用核裂變反應(yīng)而發(fā)電。

核電工藝裂變反應(yīng)堆

超高溫氣冷堆、超臨界輕水堆、鈉冷快中子堆、氣冷快中子堆。

第四代裂變反應(yīng)堆是目前正在設(shè)計(jì)和研發(fā)的、在反應(yīng)堆概念和燃料循環(huán)方面有重大創(chuàng)新的反應(yīng)堆，其主要特征是可防止核擴(kuò)散、具有更好的經(jīng)安全性高和廢物產(chǎn)生量小，是未來(lái)核能重要發(fā)展方向，主要包括超高溫氣冷堆、超臨界輕水堆、鈉冷快中子堆、氣冷快中子堆等候選技術(shù)。

核電工藝聚變反應(yīng)堆怎么激活

暖氣是個(gè)發(fā)熱體,他的任務(wù)是要把房間變暖和,就象用壺?zé)粯?不同的是,水壺相對(duì)水來(lái)說(shuō)是封閉的容器,而且房間相對(duì)于空氣來(lái)說(shuō)不是封閉的。想想看,如果一邊燒水一邊往壺里注入冷水的話,那么水永遠(yuǎn)也燒不開(kāi),爐火的熱量全都被冷水升溫給吸收了.同樣的道理,如果暖氣一邊加熱屋子里的空氣.外面的冷空氣又源源不斷的進(jìn)到屋來(lái),那么房間里永遠(yuǎn)也暖和不起來(lái)。

暖氣的工作原理就是加熱空氣,如果避免上面的問(wèn)題呢?就是把暖氣片放置在窗口,門口之類的冷空氣容易進(jìn)屋的位置.冷空氣一進(jìn)來(lái)就被暖氣片加熱成熱空氣.熱空氣上升與屋子的冷空氣形成對(duì)流。冷空氣又循環(huán)到暖氣附近被加熱成熱空氣.熱空氣在屋里循環(huán),房間就暖和了。如果把暖氣片放在屋子的別的地方會(huì)怎么樣呢?暖氣一面給空氣加熱.而外界的冷空氣又源源不斷的從屋外進(jìn)來(lái).等冷空氣把房間弄冷了之后,暖氣片才給他加熱,屋子自然就不會(huì)暖和了。

因此,包括散熱片式的電暖氣(上海好象叫油汀)在內(nèi)的暖氣系統(tǒng)是通過(guò)以上的方式工作的.而且不是所謂的對(duì)物體的加熱.從暖氣的名字就可以看出來(lái),暖的是"氣"。

暖氣片工作原理二：

暖氣片的工作原理是把原來(lái)的暖氣片內(nèi)腔里面改制成一種獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，里面加入少量超導(dǎo)液，只在暖氣片底部的連接管里走水。

當(dāng)水在超導(dǎo)暖氣片的連接管里流動(dòng)時(shí)利用超導(dǎo)液作為介質(zhì)傳熱，超導(dǎo)液遇熱使物質(zhì)的分子和原子相互碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能，從而發(fā)生聚集聚變現(xiàn)象，使超導(dǎo)介質(zhì)瞬間高速發(fā)熱，激活而氣化的高溫氣體通過(guò)暖氣片表面向外輻射散熱.同時(shí)被冷凝而流回到熱源導(dǎo)管處又被激活氣化。

如此反復(fù)工作達(dá)到節(jié)能散熱的目的。超導(dǎo)暖氣片散熱量的高低取決于暖氣片里面超導(dǎo)液的配制和加入暖氣片中超導(dǎo)液的多少以及暖氣片的材質(zhì)、連接管里水的溫度。其啟動(dòng)溫度低、傳導(dǎo)快,溫度高，節(jié)水80%以上，具有安裝簡(jiǎn)便，省時(shí)省料，耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，安全可靠，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

核電工藝聚變反應(yīng)堆燃料

不可以的。 核反應(yīng)堆的燃料主要是鈾235。 鈾有三種同位素，即鈾－234、鈾－235和鈾－238.其中的鈾－234不會(huì)發(fā)生核裂變，鈾－238在通常情況下也不會(huì)發(fā)生核裂變，而鈾－235這種同位素原子能夠輕易發(fā)生核裂變，或者說(shuō)，做核燃料的實(shí)際上是鈾－235。但是，從礦山里開(kāi)采出來(lái)的鈾里面，鈾－235的含量卻又是很低，僅占0.66％，絕大部分是鈾－238，它占了99.2％，這就相當(dāng)于我們的煤餅廠或煉油廠，生產(chǎn)出的煤餅里大部分是泥沙，當(dāng)然也就沒(méi)法燃燒.根據(jù)研究結(jié)果，在鈾核燃料中鈾－235的含量要達(dá)到3％以上才能燃燒。因此，開(kāi)采出來(lái)的鈾，并不同于開(kāi)采出來(lái)的煤塊直接可以用做燃料，它需要經(jīng)過(guò)提純、濃縮的手續(xù),把鈾－235的含量比例提高之后，方能用做燃料。

核聚變堆電站

核聚變就是小質(zhì)量的兩個(gè)原子合成一個(gè)比較大的原子

核裂變就是一個(gè)大質(zhì)量的原子分裂成兩個(gè)比較小的原子

在這個(gè)變化過(guò)程中都會(huì)釋放出巨大的能量,前者釋放的能量更大,

世界上的每一種物質(zhì)都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有時(shí)會(huì)分裂或合成，變成另外的物質(zhì)。物質(zhì)無(wú)論是分裂或合成，都會(huì)產(chǎn)生能量。由兩個(gè)氫原子合為一個(gè)氦原子，就叫核聚變，太陽(yáng)就是依此而釋放出巨大的能量。大家熟悉的原子彈則是用裂變?cè)碓斐傻?，目前的核電站也是利用核裂變而發(fā)電。

核裂變雖然能產(chǎn)生巨大的能量，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上核聚變，裂變堆的核燃料蘊(yùn)藏極為有限，不僅產(chǎn)生強(qiáng)大的輻射，傷害人體，而且遺害千年的廢料也很難處理，核聚變的輻射則少得多，核聚變的燃料可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭。

核聚變要在近億度高溫條件下進(jìn)行，地球上原子彈爆炸時(shí)可以達(dá)到這個(gè)溫度。用核聚變?cè)碓斐鰜?lái)的氫彈就是靠先爆發(fā)一顆核裂變?cè)訌椂a(chǎn)生的高熱，來(lái)觸發(fā)核聚變起燃器，使氫彈得以爆炸。但是，用原子彈引發(fā)核聚變只能引發(fā)氫彈爆炸，卻不適用于核聚變發(fā)電，因?yàn)殡姀S不需要一次驚人的爆炸力，而需要緩緩釋放的電能。

關(guān)于核聚變的“點(diǎn)火”問(wèn)題，激光技術(shù)的發(fā)展，使可控核聚變的“點(diǎn)火”難題有了解決的可能。目前，世界上最大激光輸出功率達(dá)100萬(wàn)億瓦，足以“點(diǎn)燃”核聚變。除激光外，利用超高額微波加熱法，也可達(dá)到“點(diǎn)火”溫度。世界上不少國(guó)家都在積極研究受控?zé)岷朔磻?yīng)的理論和技術(shù)，美國(guó)、俄羅斯、日本和西歐國(guó)家的研究已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展。

1991年11月9日17時(shí)21分，物理學(xué)家們用歐洲聯(lián)合環(huán)形聚變反應(yīng)堆在1.8秒種里再造了“太陽(yáng)”，首次實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)，溫度高達(dá)2×108℃，為太陽(yáng)內(nèi)部溫度的10倍，產(chǎn)生了近2兆瓦的電能，從而使人類多年來(lái)對(duì)于獲得充足而無(wú)污染的核能的科學(xué)夢(mèng)想向現(xiàn)實(shí)大大靠近了一步。

我國(guó)自行設(shè)計(jì)和研制的最大的受控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“中國(guó)環(huán)流器一號(hào)”，已在四川省樂(lè)山地區(qū)建成，并于1984年9月順利啟動(dòng)，它標(biāo)志著我國(guó)研究受控核聚變的實(shí)驗(yàn)手段，又有了新的發(fā)展和提高，并將為人類探求新能源事業(yè)做出貢獻(xiàn)。美中兩國(guó)科學(xué)家分別于1993年和1994年在這個(gè)領(lǐng)域的研究和實(shí)驗(yàn)中取得新成果。

目前，美、英、俄、德、法、日等國(guó)都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)核聚變發(fā)電廠，科學(xué)家們估計(jì)，到2025年以后，核聚變發(fā)電廠才有可能投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。2050年前后，受控核聚變發(fā)電將廣泛造福人類。

核聚變反應(yīng)燃料是氫的同位素氘、氚及惰性氣體3He（氦－3），氘和氚在地球上蘊(yùn)藏極其豐富，據(jù)測(cè)，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于300升汽油，這就是說(shuō)，1升海水可產(chǎn)生相當(dāng)于300升汽油的能量。一座100萬(wàn)千瓦的核聚變電站，每年耗氘量只需304千克。

氘的發(fā)熱量相當(dāng)于同等煤的2000萬(wàn)倍，天然存在于海水中的氘有45億噸，把海水通過(guò)核聚變轉(zhuǎn)化為能源，按目前世界能源消耗水平，可供人類用上億年。鋰是核聚變實(shí)現(xiàn)純氘反應(yīng)的過(guò)渡性輔助“燃料”，地球上的鋰足夠用1萬(wàn)年～2萬(wàn)年，我國(guó)羌塘高原鋰礦儲(chǔ)量占世界的一半。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，以3He為燃料的核聚變反應(yīng)比氘氚聚變更清潔，效益更高，而且與放射性的氘氚不同的是3He是一種惰性氣體，操作安全。獲得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)金的科學(xué)家博格、美國(guó)總統(tǒng)軍備控制顧問(wèn)保羅·尼采1991年曾撰文說(shuō)，沒(méi)有其它能源能像3He那樣幾乎無(wú)污染。

下世紀(jì)初，人類將在月球上開(kāi)采地球上不存在的3He礦藏，用于代替氚，從而使目前世界各地建造的實(shí)驗(yàn)性聚變反應(yīng)可以攻克關(guān)鍵性的難關(guān)，使其走上商用成為可能。地球上并不存在天然的3He，作為核武器研究的副產(chǎn)品，美國(guó)每年生產(chǎn)大約20千克，但一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性反應(yīng)堆就需要至少40千克。月球上的鈦礦中蘊(yùn)藏著豐富的3He資源。

月球表面的鈦金屬能吸收太陽(yáng)風(fēng)刮來(lái)的3He粒子。據(jù)估計(jì)，月球誕生的40億年間，鈦礦吸收了大約100萬(wàn)噸3He，其能量相當(dāng)于地球上有史以來(lái)所有開(kāi)發(fā)礦物燃料的10倍以上。1994年日本宣布了去月球開(kāi)發(fā)3He的計(jì)劃項(xiàng)目，日本比美國(guó)在3He聚變項(xiàng)目上的投資要多出100倍。

1986年起美國(guó)威斯康星州的麥迪遜就成了3He研究中心。只要從月球上運(yùn)回25噸3He，就可滿足美國(guó)大約一年的能源需要。目前，全球每年的能源消費(fèi)大約1000萬(wàn)兆瓦，聯(lián)合國(guó)1990年公布的數(shù)字，到2050年時(shí)將會(huì)猛增至3000萬(wàn)兆瓦，每年從月球上開(kāi)采1500噸3He，就能滿足世界范圍內(nèi)對(duì)能源的需求。

按上述開(kāi)采量推算，月球上的3He至少可供地球上使用700年。但木星和土星上的3He幾乎是取之不盡、用之不竭的。綜上所述，可以看出，核聚變?yōu)槿祟悢[脫能源危機(jī)展現(xiàn)了美好的前景。

核聚變反應(yīng)堆發(fā)電

核聚變的主要應(yīng)用是發(fā)電。核聚變可以為后代提供一種安全、清潔的能源，與目前的裂變反應(yīng)堆相比有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。

充足的燃料供應(yīng)：氘可以很容易地從海水中提取，多余的氚可以在核聚變反應(yīng)堆中從鋰中提取出來(lái)，而鋰在地殼中很容易獲得。用于裂變的鈾是稀有的，它必須被開(kāi)采，然后被濃縮用于反應(yīng)堆。

安全：與裂變反應(yīng)堆相比，用于核聚變的燃料量很小。這樣，不受控制的能量釋放就不會(huì)發(fā)生。大多數(shù)聚變反應(yīng)堆產(chǎn)生的輻射比我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫淖匀槐尘拜椛湟佟?/p>

清潔：核能不發(fā)生燃燒，因此沒(méi)有空氣污染。

核廢料減少：核聚變反應(yīng)堆不會(huì)像核裂變反應(yīng)堆那樣產(chǎn)生高水平的核廢料，所以核廢料的處理也不是什么大問(wèn)題。此外，這些廢料不會(huì)像裂變反應(yīng)堆那樣屬于武器級(jí)核材料。

工業(yè)核反應(yīng)堆

釷反應(yīng)堆的四大優(yōu)勢(shì):

1、釷元素儲(chǔ)量更多

釷元素在地殼中的儲(chǔ)量更豐富，大約是鈾元素的三倍，幾乎和鉛和鎵元素的含量一樣豐富。而且和鈾元素中只有0.7%的鈾235適用于核電站外，而占鈾礦99.3%的鈾238（貧鈾）并不適宜核電站不一樣的是：釷元素幾乎都是適宜核裂變反應(yīng)的釷232。這就意味著釷燃料不需要使用昂貴的濃縮鈾技術(shù)，畢竟幾乎所有的天然釷元素都能夠直接當(dāng)做核燃料使用。

另外每單位重量的釷元素產(chǎn)生的能量是鈾元素的250倍。開(kāi)采釷元素比開(kāi)采鈾元素更安全、更高效。釷的礦石獨(dú)居石通常含有比其各自礦石中的鈾含量更高的釷濃度。這使得釷成為一種更具成本效益且對(duì)環(huán)境破壞較小的燃料來(lái)源。釷礦開(kāi)采也比鈾礦開(kāi)采更容易且危險(xiǎn)性更小，因?yàn)樵摰V是一個(gè)露天礦坑，不需要通風(fēng)，不像地下鈾礦，其中氡含量可能有害。釷的礦石獨(dú)居石。

2、釷元素的污染更小

與鈾反應(yīng)堆不一樣的是，釷元素核裂變的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生钚元素——钚元素是原子彈的關(guān)鍵催化劑，此外，釷元素這樣的乏燃料棒的放射性遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的核廢料，理論上當(dāng)釷用作液態(tài)氟化物釷反應(yīng)堆的燃料時(shí)產(chǎn)生的核廢料比鈾核燃料少1000倍以上，而且和鈾元素核廢料放射性需要幾萬(wàn)年來(lái)衰變成安全物質(zhì)相比，釷元素核廢料的放射性在一年或幾百年內(nèi)就能下降到安全水平。這使得釷元素對(duì)于環(huán)境的影響更小。

3、釷核電站的安全性更高

如果從安全角度考慮的話，釷元素最大的賣點(diǎn)并不是它的放射性更小，而是釷元素不會(huì)自動(dòng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

我們都知道，鈾元素核裂變的時(shí)候，會(huì)釋放中子轟擊其他的鈾原子，從而產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，最終只要核燃料數(shù)量充足，那么鈾反應(yīng)堆就無(wú)法停止核裂變反應(yīng)。

但是釷元素需要一個(gè)加速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（ADS）反應(yīng)器，它的主要作用是提供一個(gè)外部電子束來(lái)啟動(dòng)釷元素的核裂變反應(yīng)，所以只需要移除這個(gè)外部電子加速器就能夠讓釷元素的核裂變反應(yīng)停止，這樣的話，釷元素核電站就不會(huì)發(fā)生福島核電站那樣的失控事件。

液態(tài)氟化釷反應(yīng)堆設(shè)計(jì)為防熔毀。如果發(fā)生電源故障或溫度超過(guò)設(shè)定限制，反應(yīng)堆底部的易熔塞會(huì)熔化，將燃料排入地下油箱以進(jìn)行安全儲(chǔ)存。

4、釷反應(yīng)堆不適用于核武器制造

我們都知道，鈾反應(yīng)堆的一些技術(shù)是可以用于制造核武器的。而釷反應(yīng)堆的副產(chǎn)品制造實(shí)用的核彈是很困難的。釷不像鈾那樣易裂變。所以密集的釷核不會(huì)開(kāi)始分裂和爆炸。

釷反應(yīng)堆的钚生產(chǎn)率將低于標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)堆的2%，而且钚的同位素含量將使其不適用于核反應(yīng)堆。

釷反應(yīng)堆的缺點(diǎn):

1、熱中子譜中的增殖是緩慢的，并且需要大量的后期處理技術(shù)。而釷反應(yīng)堆的再處理的可行性仍未得到驗(yàn)證。

2、目前釷反應(yīng)堆還處于實(shí)驗(yàn)階段，還需要大量的投入來(lái)進(jìn)行研究。

3、與使用傳統(tǒng)的固體燃料棒相比，制造和再加工釷燃料的成本更高，但是這個(gè)隨著釷反應(yīng)堆在未來(lái)的大規(guī)模應(yīng)用，成本可能會(huì)進(jìn)一步下降。

4、釷反應(yīng)堆在釷-鈾循環(huán)時(shí)會(huì)產(chǎn)生鈾232，同時(shí)它還會(huì)發(fā)射伽馬射線。

核電工藝聚變反應(yīng)堆的原理

因?yàn)榫圩冡尫鸥嗄芰?而目前核聚變還是不可控的 而核電站要考慮安全問(wèn)題 所以目前使用的是核裂變 氫彈是為了造成更大的殺傷 太陽(yáng)的聚變于太陽(yáng)表面的元素和億萬(wàn)年來(lái)的演變有關(guān) 條萊垍頭

核電工藝聚變反應(yīng)堆最高效率

核電柴油機(jī)的原理是聚變或者裂變時(shí)釋放大量熱量，能量按照：核能—機(jī)械能—電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這種電力即可稱為核電。核電站是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量產(chǎn)生電能的新型發(fā)電站。核電站大體可分為兩部分，一部分是利用核能生產(chǎn)蒸汽的核島，包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)；另一部分是利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島，包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。