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核電站電路

發布時間:2025-02-13 08:12:35

1. 電路中用電器消耗的電能究竟是什麼轉化來的

電路中用電器消耗的電能是由火力發電廠、水力發電站、太陽能發電廠、風力發電站,核電站等送來的電能。火力發電用的是煤燃燒帶動蒸汽發電機,水力發電用的是蓄存的水帶動水輪發電機,太陽能發電用的是硅晶板吸收陽光能量轉化為電能,核電站用的是核能發電。

2. 什麼是太空核電站

在太空建造核電站一直是人類的夢想,並為之進行了深入的研究。

太空核電站的基本原理就是將核反應堆裝在衛星上,從而用它來提供重量輕、性能可靠、使用壽命長而成本低廉的供電裝置。

在人造衛星上通常都裝有各種電子設備,這其中包括電子計算機、自動控制裝置、通信聯絡機構、電視攝像機和發送系統等,為此必須需要提供大量性能穩定可靠的電源。另外對於用來探測火星、木星等的星際航行器,則更需要這種供電裝置了,因為它們所配備的電子設備就更多、更復雜,而且要求其使用壽命特別長,因為來回一次要歷時幾年甚至十幾年。星際航行器要在那麼長的時間內同地球上保持不斷的通信聯系,這就必須使這類飛行器上所用的電源容量特別大,工作性能安全可靠。

人造衛星和太空飛行器上最早所使用的電源是燃料電池。這種電池雖然工作性能穩定可靠,但成本高,使用壽命短,滿足不了長期使用的要求。後來,科學家採用太陽能電池來代替燃料電池,雖然它克服燃料電池那些缺點,但當衛星(或太空飛行器)運行到地球背面或者處在月球上漫長的黑夜裡時(1個「月球」相當於地球上的14個晝夜),或者向遠離太陽的其他星球飛行時,太陽能電池就根本無法進行工作。

另外,太陽能電池還有其它許多缺點。當需要提供大容量的電能時,即便是在陽光充足的條件下使用,也往往難以得到滿足。在某些特定情況下,由於需要的電能容量特別大,這就要求太陽能電池的集光板的面積大到上千平方米,顯然這在太空飛行中是不可能辦到的。經過幾經研究,科學家們終於為人造衛星和太空飛行器找到了較為理想的電源——太空核反應堆。

其實,在採用核反應堆來作為太空飛行器和人造衛星的電源之前,曾廣泛使用過核電池,至今在一些衛星和太空飛行器上仍還在使用這種電池。核電池的使用壽命一般可達5~10年,其電容量可達幾十到上百瓦。然而,這樣的電容量與太空核反應堆比較起來,就顯得微乎其微了。

太空核反應堆的電容量相當高,一般為幾百到幾千瓦,有的甚至可高達上百萬瓦。有了這種太空核反應堆,就能充分滿足人造衛星和太空飛行器對電源的容量要求了。

從工作原理上來說,太空核反應堆與陸地上的核反應堆基本上是一樣的,不同的是前者的體積較小,較為輕便。這種反應堆連同它的控制裝置一起,才和一個2千克重的小西瓜差不多大。

太空核反應堆所用的核燃料是純鈾235。反應堆在運行中所產生的熱能,通常是通過以下幾種方式轉換成電能:

一、將裝有液態金屬(如水銀或鉀鈉合金)的管子從反應堆中通過,液態金屬吸收熱量後變成蒸氣,以蒸氣推動氣輪發電機組進行發電。這種方式的優點是能量轉換率高,可達30%;缺點是氣輪發電機的轉速很高,這在太空中無人維修的情況下,很難做到長期安全運行。因此這種辦法目前還不能投入實際使用。

二、以熱電偶的方式進行發電。由於不需要氣輪機,所以結構簡單,便於使用,可以長期穩定地進行發電。但熱電偶的能量轉換效率低,只有2%,絕大部分熱量都浪費掉了。

三、以熱離子換能法來進行能量轉換,也就是利用熱離子二極體來將熱能轉換成電能。先將熱離子二極體的發射極(陰極)緊靠著核反應堆中的燃料元件。當核裂變反應產生的熱量將發射極加熱到1500~2000℃的高溫時,發射極上的自由離子就具有足夠的能量而飛出。這時二極體的集電極(陽極)便將離子收集起來。這樣一來就在二極體的陽極和陰極之間形成了通路(電路)。

專家們認為,太空核反應堆是未來用於考察和開采月球礦藏的最理想電源。到時人造衛星和太空飛行器上的電源問題將不再是人類的難題。

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