压水堆核电站工作原理图_压水堆核电站发电工作原理的可视化预览

说起核电站，无论是上世纪80年代的切尔诺贝利核电站大爆炸，还是2011年的福岛核事故，核辐射带来的痛苦还没有停止，最近又发生了震惊全世界的事件：“日本向太平洋排放123万吨核废水”。很多人对核电站的概念比较模糊，但似乎核电站的形象一直是：核电站安全性不高，核废料会危害健康，住在核电站附近容易受到核辐射等等。那么，所有这些担心真的有必要吗？核电站的安全性真的不高吗？

HT利用3D可视化普及核电站的工作原理，让大家对现在的核电站有最基本的初步了解。核工业是重工业，从诞生之日起就与国家命运紧密结合。我们老一辈的核工作者，通过他们的奉献，诠释了“两弹一星”精神和核工业精神。

界面介绍和效果预览

目前，世界上60%以上的核电站是压水堆核电站，主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及相关系统设备组成。因此，我们使用HT为Web自主开发的强大的2D/3D渲染引擎，通过设置场景和动画，将压水堆核电站发电的工作原理可视化。

整体场景和交互式预览：

通过点击每个部分的名称，如果有信息面板，将显示相应的信息面板，最后显示的面板将被隐藏，名称将被突出显示。如果没有信息面板，只处理名字的高亮效果。

仿真原理的动画分析

在核电站中，反应堆的作用是进行核裂变，将核能转化为水的热能。

水作为冷却剂，在反应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压的水，然后沿管道进入蒸汽发生器的U形管，将热量传递给U形管外的水，使之成为饱和蒸汽。被冷却的水被主泵抽回反应堆重新加热，如此循环往复，形成吸热放热的闭路循环过程。这个循环回路称为一回路，也称为核蒸汽供应系统。主回路中的压力由调节器控制。由于一回路的主要设备是核反应堆，所以一回路及其辅助系统和厂房一般称为核岛(NI)。

反应堆

从上面的反应原理我们可以知道，反应器和燃气灶的原理并没有本质的区别，它们的主要作用都是加热水产生蒸汽带动汽轮机发电。这里我们用可视化技术模拟水注入反应堆后的加热过程。水位的变化使得整个动画更加生动的展现了反应堆的工作状态。

主泵

如果把反应堆里的冷却剂比作人的血液，那么主泵就是心脏。它的作用是将冷却剂送入反应堆，然后流经蒸汽发生器，保证裂变反应产生的热量及时转移出去。这里我们用闪烁的灯光来表示它的工作状态。

调整者

调节器，又称压力平衡器，用于控制反应器系统的压力变化。正常运行时，起保压作用；在事故情况下提供超压保护。在压力上升的过程中，我们加入了波动的影响来表示调节器中压力的变化。

蒸汽发生器

它的作用是将通过反应堆的冷却剂的热量传递给二回路水，并使之变成蒸汽，然后进入涡轮发电机的汽缸做功。如图，上部做圆周旋转时，气泡根据大小不同上升速度不同；中间传送带的运动更清楚地显示了工作；底层水位涨跌时，水波也随之移动，使整体效果更加贴切。

蒸汽发生器产生的蒸汽进入汽轮机膨胀做功，蒸汽的热能转化为汽轮机转子转动的机械能

做功后的蒸汽(排汽)排入凝汽器，冷却凝结成水，再由凝结水泵送至加热器预热，再由给水泵送至蒸汽发生器，完成汽轮机工质的闭式循环。我们称这个回路为二次回路。循环冷却水二次回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路基本相同，故将其与辅助系统及车间统称为常规岛(CI)。

凝结水泵

中间风扇的转动表示工作正在进行中，根据管道内的运动方向决定风扇是逆时针还是顺时针转动。

加油罐

通过水位的升降来表现；同样，还有辅助给水泵和坑。

碳酸盐储罐

我们增加了水的波动效果，使得动画更加生动的展现了这类盒子的工作状态。类似的还有除盐水罐、化学混合罐、容量控制器等等。

低压加热器

每个加热器的位置不一样，在视觉上更加真实科学。类似的还有高压加热器。

除气器

下部的水位涨跌时，带动水波动，上部的氧气根据形状以不同的速度运动。

综上所述，核能发电包含了从核能到热能到机械能再到电能的能量转换全过程。后两种能量转换过程与常规火电厂基本相同，只是设备技术参数略有不同。核反应堆在功能上相当于火电厂的锅炉系统(火电厂的锅炉“烧水”)。但由于是强放射源，流过反应堆的冷却剂有放射性，一般不适合直接送到汽轮机，所以压水堆核电站比普通电厂多了一套电源回路。

说了这么多，核电站是好事还是坏事？它与传统能源相比有什么优势？

核电站的优势

我们可以从环保、经济、安全等方面对核能和传统能源做一个简单的比较。

(1)环保：核电在发电过程中不排放温室气体和污染物。在正常运行情况下，核能系统的辐射剂量只有天然辐射的千分之一到百分之一。换句话说，如果你坐飞机去，你受到的剂量可能比你在核电站旁边受到的剂量要高得多；

(2)经济：核电发展历史不长，但发展很快。目前，其电价已接近煤炭价格。如果考虑雾霾治理的相关费用等一些综合问题，从全国来看，核电的经济效益是很有优势的；

(3)安全性：核电是安全的能源，发生事故的可能性很小。核能是世界上最安全的行业之一。50年来，世界上500多座核电反应堆运行了12000多年，仅在上世纪70年代和80年代发生过两次严重的堆芯熔化事故。现在核电站的安全性能更好，发生事故的可能性更小。

核电系统是一个非常复杂的工业系统，代表着我国的综合工业实力，是大国的竞争地位。核工业是高技术战略产业，是国家安全的重要基石。在这样的综合效应考虑下，核电应该是大国战略的必然选择。

中国核电站的发展

自20世纪50年代以来，根据工作原理和安全性能的不同，核电厂可分为四代。1951年，美国率先建成世界上第一座实验核电站，被称为第一代核电站。至今已发展到第四代核电站。

中国的核电站建设始于20世纪80年代中期。第一座核电站在秦山核电站组装，1985年开工，1994年投入商业运行，电功率300MW。这是一座由中国设计、建造和运营的原型核电站。中国成为继美国、英国、法国、苏联、加拿大和瑞典之后，世界上第七个自行设计和建造核电机组的国家。截至2013年2月，mainland China已建成并投入商业运行的核电站有7座，分别是浙江秦山核电站一期、二期和三期，广东大亚湾核电站和岭澳核电站一期和二期，江苏田湾核电站，共有15台机组，在建28台机组。

核电站的工作原理

核电站是利用核裂变反应释放的能量来产生电能的电厂，即利用一个或几个动力堆产生的热能来发电或发电发热的动力设备。反应堆是核电站的关键设备，核裂变的链式反应在反应堆中进行。现在世界上只能利用裂变的连锁反应产生的能量来发电。

核电站使用的燃料是铀。由铀制成的核燃料在“反应堆”的设备中裂变产生大量热能，然后热能在高压下被水取出，在蒸汽发生器中产生蒸汽。蒸汽带动汽轮机随发电机转动，不断发电，通过电网向四面八方输送，成为我们日常生活中不可或缺的能源。

摘要

近年来，为了实现核能的长期可持续发展，世界上许多国家提出了许多新的反应堆设计概念和燃料循环方案。第四代核电站的最新性能要求和美国最近颁布的新能源政策都贯穿着一条主线，即提高安全性和经济性，在满足确定的安全要求的条件下，争取最佳的经济性。所以未来的核电必然会更加普及，更加安全，公众对核电充满信心。