核能是一种清洁、可再生的可再生能源,当前主要使用的方法是基于 原子核反应原理的核反应堆。核反应堆利用可控的中子碰撞原子核而致使其裂变,从而产生大量能量,最终将能量转化为电能,输出到电网中供人们使用。
核能由多种反应堆类型中的一种形式实现,也就是核反应堆。核反应堆是一种密闭性的系统,包含特定的铀种类、水载体或者气载体混合物、堆壳层、冷却剂和控制零部件。这些元素合在一起,通过控制铀元素的聚集和分解而产生压缩的当量,从而达到核裂变的目的。
在核反应堆的工作过程中,主要有三个重要的步骤,分别是:1、核反应堆的装配;2、核反应堆的加热;3、核反应堆的控制。核反应堆装配是一个复杂的过程,需要考虑各种因素,如热效率、安全性、稳定性、经济性等,考虑到这些因素,有必要精心设计和构建核反应堆,而这一过程往往比较复杂耗时长。
将核反应堆接入电网后,就可以进行加热,加热过程是通过一定程度上提高核反应堆中核燃料的裂变活度,来产生所需要的大量热能。为了稳定核反应堆,还需要进行控制,例如控制冷却剂流速、控制带电铀燃料排出量等以稳定核反应堆系统的工作状态,确保核反应堆的可控性和可靠性。
自从20世纪50年代开始,核能已经在全球范围内迅速发展,根据国际原子能机构的数据显示,截至2018年,世界上已有392座核反应堆,全球核电发电总装机容量为接近12217兆瓦。2018年全球核电发电量达到了2677亿千瓦时,占全球电力发电量的11.5%,显著推动了全球能源结构变得更加清洁。
总之,核能是目前应用比较成熟的清洁可再生能源,核反应堆是实现核能发电的主要形式,其装配过程复杂耗时长,实现核反应堆稳定运行,还需要进行控制、加热等多种操作。受益于国际核能机构积极推进的“核技术可持续发展战略”,全球核电发电量不断增长,在支撑世界可持续发展发挥着重要的作用。
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