鈾燃料核電是一種清潔高效的開水方式，可以制造蒸汽，從而驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)。除了反應(yīng)堆本身，核電站的工作方式與大多數(shù)煤炭或燃?xì)獍l(fā)電站一樣。

反應(yīng)堆堆芯

包含數(shù)千個(gè)小顆粒陶瓷氧化鈾燃料的數(shù)百個(gè)燃料組件構(gòu)成反應(yīng)堆的核心。對于輸出功率為1000兆瓦(MWe)的反應(yīng)堆，核心將含有約75噸濃縮鈾。 在反應(yīng)堆堆芯中，鈾-235同位素裂變或裂開，在稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的連續(xù)過程中產(chǎn)生大量熱量。該過程取決于調(diào)節(jié)劑如水或石墨的存在，并且是完全受控的。主持人放慢了鈾原子核裂變產(chǎn)生的中子，使它們繼續(xù)產(chǎn)生更多的裂變。兩個(gè)鈾-235原子裂變的例子反應(yīng)堆堆芯中的一些鈾-238變成钚，其中約一半也同樣裂變，提供了反應(yīng)堆能量輸出的約三分之一。裂變產(chǎn)物保留在陶瓷燃料中并經(jīng)歷放射性衰變，釋放出更多的熱量。它們是該過程的主要浪費(fèi)。反應(yīng)堆堆芯位于鋼制壓力容器內(nèi)，即使在320°C以上的工作溫度下，其周圍的水仍保持液態(tài)。在反應(yīng)堆堆芯上方或在單獨(dú)的壓力容器中形成蒸汽，這驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)產(chǎn)生電力。然后將蒸汽冷凝并再循環(huán)水。

常見的反應(yīng)堆類型

主要設(shè)計(jì)是壓水反應(yīng)堆，其主冷卻/傳熱回路中有水，并在二次回路中產(chǎn)生蒸汽。不太受歡迎的沸水反應(yīng)堆在反應(yīng)堆堆芯上方的主回路中產(chǎn)生蒸汽，盡管它仍處于相當(dāng)大的壓力下。兩種類型都使用水作為冷卻劑和慢化劑來減緩中子。壓力水反應(yīng)堆圖為了保持有效的反應(yīng)器性能，每年或每兩年將大約三分之一或一半的廢燃料用新鮮燃料替換。壓力容器和任何蒸汽發(fā)生器都安裝在一個(gè)大型安全殼結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土厚約1.2米。這是為了在反應(yīng)堆內(nèi)部存在嚴(yán)重問題時(shí)保護(hù)鄰居，并保護(hù)反應(yīng)堆免受外部攻擊。因?yàn)榧词乖诜磻?yīng)堆關(guān)閉后，一些熱量也是由放射性衰變產(chǎn)生的，所以提供冷卻系統(tǒng)以除去這些熱量以及主要的運(yùn)行熱量輸出。

自然史前反應(yīng)堆

世界上第一座核反應(yīng)堆大約20億年前在加蓬的鈾礦床中自然運(yùn)行。這些礦物存在于地殼中的富鈾礦體中，并通過滲透雨水來緩和。(當(dāng)時(shí)鈾-235同位素比現(xiàn)在更濃。)

核能對全球電力供應(yīng)的貢獻(xiàn)

核能供應(yīng)約占世界電力的10%。今天，31個(gè)國家使用核能產(chǎn)生高達(dá)四分之三的電力，其中相當(dāng)一部分依靠它來供應(yīng)四分之一到三分之一的電力。自20世紀(jì)50年代以來，世界上454座核動(dòng)力反應(yīng)堆(以及為海軍艦艇提供動(dòng)力的核反應(yīng)堆已經(jīng)達(dá)到類似數(shù)量的反應(yīng)堆)累積了17,000多個(gè)反應(yīng)堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。