核動力裝置

核動力裝置

核動力裝置,利用原子核反應堆內核燃料的裂變反應產生熱能並轉變為動力的裝置。核動力裝置包括核反應堆、產生動力的系統和設備(如核蒸汽供應系統和核電站汽輪機),以及為保證設備正常運行、人員健康和安全所需要的系統和設備。

核動力裝置


簡史 自從1942年美國的E.費密等人建成第一座可控的鏈式核裂變反應堆以後,核能就逐步被用作動力。在50年代,出現了一批核動力裝置,應用於核電站和核潛艇。到1983年底,世界上已建成核電站反應堆302座,總裝機容量達19.9萬兆瓦,其中最大的核電站反應堆容量達1200兆瓦。另外,還有數百艘核潛艇和水面船艦(包括航空母艦巡洋艦破冰船、運輸船和商船等)也使用核動力裝置。

應用


核動力裝置主要用於發電、艦艇空間技術方面。
① 發電:與火力發電相比,核電站基建投資較高,但燃料費用較低,發電成本也較低。到80年代,核電站技術已處於成熟階段。在正式運行的核電站中,廣泛採用的是熱中子輕水堆(包括壓水堆和沸水堆),其次是氣冷堆重水堆。這些核電站中都有和核電站汽輪機這兩個重要組成部分。在上述堆型的核電站中,由於所提供的蒸汽常是飽和參數的,汽輪機一般都採用。除外,其他堆型中核電站汽輪機的蒸汽均不直接與核反應堆接觸,故汽輪機基本上無放射性污染。(見彩圖) ② 推進潛艇和水面艦船:在這類核動力裝置中幾乎都採用壓水堆。核動力裝置能以較少的燃料提供較大動力,故核潛艇的航速高、續航能力大。核潛艇的航行時間主要取決於工作人員的生理狀態和給養保證。核反應不是化學燃料反應,不需要氧氣,這對潛艇來說是個極可貴的優點。
③ 用於空間技術和其他方面:空間核動力裝置一般包括熱源和能量轉換器兩個部分,熱源可以是核反應堆,但利用較多的是同位素電池能量轉換器使熱能轉化為電能。它可以是靜態的(包括熱電型和熱離子型兩種),也可以是動態的。靜態能量轉換器的功率較小,效率較低;動態能量轉換器的功率較大,效率較高。這些裝置也可用于海洋和陸地上的特殊場合,如極地氣象站等。
安全性 核燃料是一種強烈輻射源,如果核動力裝置中涉及安全運行的關鍵設備發生事故,後果是很嚴重的。因此各國對於核動力裝置的設計、製造、安裝和運行等都有嚴格的質量保證和控制標準,並進行全面的綜合安全分析。此外,核廢料的處理也是一個難題,尚處在探索之中。