核反应堆

核反应堆是一种利用裂变产生热量的机器。有不同的设计,使用不同的燃料。最常见的是,铀-235或钚-239是这些燃料的主要成分。

大多数核反应堆是用来发电的。在核电站中,反应堆中的裂变反应产生的热量将水转化为蒸汽。然后,蒸汽被用来驱动电动涡轮机发电。与其他蒸汽机一样,涡轮机从蒸汽的运动中获取能量。

有些反应堆被用于其他目的。一些反应堆为科学研究制造中子,另一些反应堆制造放射性同位素。一些大学拥有小型核反应堆,向学生传授反应堆的工作原理。

第一个核反应堆是由恩里科-费米领导的一个科学家小组在1942年建造的。这是"曼哈顿计划"的一部分,该计划需要反应堆的燃料来制造原子弹。第一个发电的核反应堆是1951年在爱达荷州建造的一个小型实验反应堆。它制造的电力只够四个光球使用。

核反应堆的建造成本很高,因为它们需要具备许多安全功能。还有一个问题是反应堆产生的大量放射性废物。然而,它们生产的电力很便宜,而且不会污染空气。几座核反应堆都发生过严重的事故。温斯格尔英国)1957年,马亚克苏联)1957年,三里岛美国)1979年,切尔诺贝利(苏联)1986年和福岛日本)2011年。对安全的担忧限制了核电的发展。全世界约有437座反应堆,提供了全世界约5%的电力。

超临界-水冷反应器。Zoom
超临界-水冷反应器。

三里岛核反应堆和发电厂Zoom
三里岛核反应堆和发电厂

问题和答案

问:什么是核反应堆?
答:核反应堆是一种利用裂变产生热量的机器。不同的设计使用不同的燃料,通常是铀235或钚239,大多数用于发电。

问:核反应堆是如何发电的?
答:在核电站中,反应堆中裂变反应产生的热量将水变成蒸汽,为发电的电动涡轮机提供动力。涡轮机从蒸汽的运动中获取能量。

问:一些反应堆还有什么其他用途?
答:有些反应堆为科学研究制造中子,有些反应堆则制造放射性同位素。一些大学有小型的核反应堆来教学生反应堆的工作原理。

问:谁建造了第一个核反应堆?
答:第一个核反应堆是在1942年由恩里科-费米领导的一个科学家小组建造的,作为曼哈顿计划的一部分,该计划需要从反应堆中获得燃料来制造原子弹。

问:第一个用于发电的核反应堆是什么时候?
答:第一个用于发电的核反应堆是1951年在爱达荷州建造的一个小型实验性核反应堆,产生的电力足以供四个灯球使用。
问:为什么它们的建造成本很高?

答:核反应堆的建造成本很高,因为它们需要包括所有的安全功能。

问:使用它们会出现什么问题?

答:还有一个问题是,这些反应堆产生的大量放射性废物,以及世界上几个地方发生的严重事故,如1957年的Windscale(英国)、1957年的Mayak(苏联)、1979年的三里岛(美国)、1986年的切尔诺贝利(苏联)和2011年的福岛(日本),都引起了人们对安全和这一能源生产领域有限增长的关注。

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