电机及其应用测试题

第一篇：电机及其应用测试题

电机与电器应用心得

电气工程与自动化是我国当代高等工程教育体系中一个新型的综合性专业，涉及到电能的生产、传输、分配、控制等过程。电机电器及其控制技术是本专业的一个重点，它的成果已经渗透到现代社会的各个领域，通过这几周的学习，我们深刻的体会到了电机电器在我们生活中的强大作用。有了初步的了解，也产生了浓厚的学习兴趣，相信在以后的学习中，只要努力一定会取得好成绩。 电机是与电能有关的能量转换机械，它是工业，农业，交通运输，国防工程，医疗设备以及日常生活中常用的设备。很常见的如在发电厂，电机起着电能生产，传输分配和驱动各种生产机械和装备的巨大作用。学习过程中，老师讲了很多电机的应用，像各种发电机和一些发动机的原理，虽然有好多都没有完全明白，但也有了最基本的认识。结合我们所学的电路及物理知识，也能看懂一些了，深一些的理论知识在下一学期的学习中肯定会讲到。

在医疗，办公设备与家用电器中，电动机随处可见。例如医院的各种医疗设备：心电机，X光机，CT,一些手术刀，呼吸机及电动轮椅等。在办公设备中像计算机驱动器，打印机，复印机，传真机，碎纸机等都用到各种电动机。再者，在家用电器中，只要有运动部件，几乎都离不开电动机，如电冰箱，空调，摄像机，吸尘器，油烟机等。今年回家时给爸爸买了一个电动剃须刀，其中也含有电动机。再者就是电动车，由于世界环境问题日益严重，各国政府不断加强对清洁能源车辆的研究开发。所以电动机的作用显而易见，其发展前景也很广阔。所以我们这个专业所涉及的范围是很广阔的，只要用功努力学，将来工作前景也会很不错。

小电机包含着大原理，在家庭生活中许多小功率电机在家用电器中很普遍，其中电风扇应用电子技术和微电脑技术，正向多功能、舒适和高档方向发展，但其主要动力-与电机基本上是一样的。各种不同功率的电机配套各不同的电器使用:吊扇用电机采用单相电容运转电动机，转页扇的风扇一般采用单相电容运转电动机驱动，风扇电机多采用单相罩极异步电动机。但目前对于这些电机的具体工作流程不是很明了，相信在以后的学习中都能学到。功率大点的电机在家用电器中也有很多，像电冰箱，洗衣机，空调等。不论功率大小，电器大小，其原理都是相同的。

家电电机产品正在向高性能，轻薄短小化，永磁化，机电一体化，智能化和组合化发展，电动机驱动用电量很大，所以电机效率的提高对家电产品用能的减少有决定性作用。因此，如何是电机效率更高更节能，已成为电机发展的重要方向。所以在以后学习过程中，电机效率也将是一个不容忽视的细节。

电机的应用如此广泛，当然学习的机会也越多，自己动手动脑肯定是必须的。每当看到一件产品，如果我能清楚地知道其中的原理，哪怕只是其中一部分都是一件非常有成就感的事。可能学习的过程是枯燥乏味的，但知识与科技的力量是无限的。我们不断学习前人的劳动成果，付出自己的努力，再结合学校提供的设备资源，相信在今后本专业的学习中都会劳有所得。

第二篇：昆明理工大学电气工程及其自动化 发电机同步实验报告

实验二：同步发电机综合实验

三相同步发电机并网运行

一、 实验目的

1、学习三相同步发电机投入并网运行的方法。

2、测试三相同步发电机并网运行条件不满足时的冲击电流。

3、研究三相同步发电机并网运行时的静态稳定性。

4、测试三相同步发电机突然短路时的短路电流。

二、 实验原理

1. 同步发电机的并网运行 发电机与电网是否符合下列条件： a、双方应有相同的相序; b、双方应有相同的电压;

c、双方应有相同或接近相同的频率; d、双方应有相同的电压初相位。

在实际并网中，这些条件并不要求完全达到，只要在一定的 误差范围之内就可以进行并网，比如转速(频率)相差约 (2%～5%)。

总之，在并车的时候必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步电机损坏，避免电力系统受到严重的干扰。 2. 同步发电机的静态稳定性

发电机输出的电磁功率与功角的关系为：

PeE0UsinPmaxsin Xs

静态稳定的条件用数学表达为

PMP0,我们称M为比整步功率, 又称为整补功率系数, 其大小可以说明发电机维护同步运行的能力，既说明静态稳定的程度，用 Pss 表示。

dPmE0UPSScos

dxsdPE和PE可知，dδ角越小， Pss 数值越大，发电机越稳定。由当δ小于90°时，dPE为正值，在这个范围内发电机的运行是稳定的，d但当δ愈接近 90°，其值愈小，稳定的程度越低。当δ等于 90°时，是稳定和不稳定的分界点，称为静态稳定极限。在所讨论的简单系统情况下，静态稳定极限所对应的功角正好与最大功率或称功率极限的功角一致。对应的90o时达到静态稳定功率极限。为了安全可靠，极限功率应该比额定功率大一定的倍数，即发电机的额定运行点都远低于稳定极限，以保持有足够的静稳定储备。 Pem 与 Pen 之比称为静过载能力Km，即：

KmPemE0UE0U1 /sinnPenXdXdsinn一般要求 Km >1.7，也可以说发电机带额定有功负荷运行时静态稳定储备应该在 70%以上，因此额定功角n一般应该是 30°左右。

三、 实验线路

四、 实验结果及分析

a、 在短路器断开的情况下，测出电网和发电机的电压波形，找到并联条件满足的点 ，确定并网的时间，进行并网实验，测试并网时的冲击电流; 实验参数：

图1：励磁电流

图2：相位 实验结果：

图3：电网与发电机的电压波形

图4：调整后的电网与发电机电

压波形

图5：并网时间

图6：冲击电流波形

b、 调整发电机的运行条件，分别在初相位不同和电压幅值不同时，进行并网实验，测试并网时的冲击电流 实验参数：

图7：相位不同，幅值相同

图8：并网时间

实验结果：

图9：冲击电流波形

图10：相位相同，幅值不同

图11：并网时间

图12：冲击电流波形 分析：发电机并入电网时必须满足，双方应有相同的相序，电压，相同的或接近相同的频率、相同的电压初相位，当上述条件有一个不满足时，将对发电机运行产生严重的后果。它们都会在发电机绕组中产生比额定值大很多的环流，引起发电机功率振荡，增加运行损耗，运行不稳定等问题，严重可使发电机受到损害，严重影响电力系统。图中数据表明不满足运行条件时都产生很大的冲击电流超出额定值很多倍，所以，并网时赢选择合适的并网时间以减少冲击电流对电力系统的干扰。

c、 对并网运行的发电机进行有功功率和无功功率的调整，测试功角随之变化的过程。 实验参数：

图13：有功功率参数

图14：无功功率参数

实验结果：

图15：功角变化过程

分析：当励磁电流和有功功率同时影响功角时：当0-2s时励磁电流和有功功率都保持不变功角也不变，当2s时增大有功功率，功角也随着增大，当0-4s时，有功功率不变，4s时励磁电流增大，功角减小，总之功角跟励磁电流呈余弦函数，跟有功功率呈正弦函数，功角同时受二者的影响

d、 自拟方案，测出发电机失步后的各物理量变化过程。 实验参数：

图16：有功功率参数

图17：无功功率参数 实验结果：

图18：各物理量变化过程

分析：当减小励磁电流时，发电机产生失步现象，此时功角达到90度，之后功角就在-180度和180读之间波动，发电机不能正常运行在发电机和电动机两个运行状态之间来回振荡。当电机电动机运行时，有功功率也在原动机输入值附近波动，但无功功率增加，当电机发电机运行时，无功功率减小。但是在增大有功功率的同时增大励磁，则功角也在增大，增大的幅度比只调节输入功率大，同步机就不会出现于电网失步。所以在我们在增大有功功率的时候，为了不让同步电机与电网失步，在调节输入功率的同时也要增加励磁。

五、 结论:同步发电机并入大电网必须满足以下条件：

1. 发电机的频率等于电网频率

2. 发电机的电压幅值等于电网电压的幅值 3. 发电机的电压相序与电网的相序相同

4. 在并网时，发电机的电压相角与电网电压的相角一样

如果上述四个条件有一个不满足，将对发电机运行产生严重的后果，它们都会在发电机绕组中产生环流，引起发电机功率振荡，增加运行损耗，运行不稳定等问题

第三篇：步进电机测试

关于步进电机的好坏测试： 一般先不接驱动，手动转动电机转轴，感觉一下是否转动顺畅。正常不说，手动转动电机轴转一圈，阻力应该是一样的。

然后再接驱动测试，控制信号是共阳方式的，PUL+ 接信号电源，PUL- 接控制信号。如果是共阴方式的，则PUL+接控制信号，PUL- 接信号地。如果驱动器的控制信号输入端默认是5V电平的，可以直接把PUL+接5V电源，PUL-则不断地地进行碰触测试，相当于手动方式产生脉冲; 只要电机与驱动的接线是正确的，碰触时电机是会走一步的

要加电阻 要不烧了 驱动器

追问

不会啊，我直接上5V电测试是好的啊，电机可以转的!

广州德润自动化维修有限公司拥有一支高素质，高效率的员工队伍，在多年的工作中，一直以高科技为主导，以“优质高效，平等互利，诚信服务，客户第一”为宗旨，与国际著名自动化公司密切合作，致力于优秀控制产品的推广销售和控制系统的开发设计、安装调试和维修保养，与一大批企业建立了良好的合作关系，公司销售的产品和设计并安装调试的自动化控制系统在多个领域发挥着良好的作用，为客户取得了良好的经济效益。凭借雄厚的技术实力和良好的信誉，以求实、创新、严谨、认真的工作作风，努力为客户提供优质的产品、先进的技术与服务。 比技术、比质量、比服务，这是广州自动化维修有限公司在市场竞争中遵循的生存理念。只有不断进取、不断提高、不断反思的企业，才会是适应市场竞争并立于不败的企业。

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第四篇：电机车维修工试题

一、是非题(对的画√，错的画×)

1、牵引电机车的电磁转矩的大小与其拖动的机械负载无关，(×)

2、直流串激电动机不允许空载运行。(√)

3、晶闸管相当于电子开关。(√)

4、晶闸管具有反向阻断性。(√)

5、逆阻型号晶闸管导通后，撤掉控制极电压就会关断。(×)

6、同一零件在不同视图中被剖视，剖面线的主向和间隔应一样。(√)

7、压缩空气系统中的油雾器是向空气压缩机提供雾化油的。(×)

8、3Z--0.4/10型空气压缩机的压力为10Mpa。(× )

9、压缩空气系统中有了调压器可以不设安全阀。(× )

10、脉冲调速主电路电源侧的滤波电感可以阻止载波信号进入电路。(√)

11、列车匀速运行时，没有惯性力产生。(√ )

12、进行牵引电机温升校验时，电动机通过的电流平均值为：不超过牵引电机的小时制电流。(× )

13、电机车制动时闸瓦将轮抱死制动效果最好。(× )

14、碱性蓄电池的初充电电流与常规充电电流值相同。(√ )

15、老式电机车上采用了脉冲调速装置后，就可以不再使用起动电阻了。(√ )

16、大修后的电机车，应根据《煤矿机电设备检修质量标准》来对其起进行验收。(√ )

17、井下矿用防爆型蓄电池电机车的电气设备，可以在入风大巷打开检修。(× )

18、在生产矿井中行驶8t及以上电机车的轨道，应采用产低于24㎏/m的钢轨。(√ )

19、用于电机车运输的自动信号系统，属于“信、集、闭”系统。(× )

20、检修后的电机车应进行空负荷试验，时间不少于1h。(√ )

二、选择题(只填代号)

1、若架线电机车进行的轨道回流线连接的不好，将会使电机车(B)。

A、牵引力降低;B、速度降低;C、工作电流下降

2、脉冲调速主电路中，在电动机两端并联一只二极管，它的作用是(C)。

A、对脉冲电流进行整流; B、为换流元件提供充电回路;C、为电动机上的反电势提供续流回路

3、空气压缩机符号中箭头所指的主向是(B)。

A、进气方向;B、排气方向;C、进、排气方向

4、电机车是采用(B)方法来改变牵引电动机的旋转方向的。

A：改变电源的极性B：改变激磁绕组内的电流方向C：改弯电枢内的电流方向

5、酸性蓄电池的初充电一般采用(B)阶段性恒流方式充电。

A：一个;B：二个;C：三个

6、牵引电动机的激磁绕组局部短路会造成(B )。

A：电动机起动速度慢; B：电动机起动速度快;C：对电机车速度无影响

7、3Z--0.4/10型空气压缩机型号中0.4表示排气量为(B )。

A：0.4m3/S;B：0.4m3/min;c;0.4m3/h

8、当列车运行在长距离下坡路线时，司机可以采用(A;C)来限制加速度运行。A：施闸方式;B：控制手柄回零位;C：电气制动

9、《煤矿安全规程》规定井下架线式电机车使用的直流电压，不得超过(B)

A：550V;B：600V;C：660V

10、井下电机车运输信号系统技术装备标准中规定：大巷采用电机车运煤的年产120万t及以上的矿井，应采用(B )。

A：监控系统;B：集控系统;C：自动信号系统

11、瓦斯矿井的主要回风巷风，应使用(C;D)的电气设备。

A：矿用一般型;B：增安型;C：防爆特殊型;D：隔爆型

12、左手定则可以判断通电导体在磁场中(C )。

A：电流方向;B：磁场方向;C：受力方向

13、粘着系数是根据电机车运行状态选取的，电机车处于制动状态时粘着系数应选取(B )。A：0.12; B:0.17; C:0.24

14、井下架线式电机车的集电器与架线的接触压力应为(B)。

A：15～30N; B：39～49N;C：46～69N

15、《煤矿机电设备完好标准》中规定电机车制动闸瓦厚度不得小于( B);同一制动杆两闸瓦的厚度差不得大于(B )。

A：5mm; B：10mm; C：15mm; D：20mm

16、《煤矿机电设备完好标准》中规定电机车轴承箱与导向板的总间隙，沿行车方向为(A );沿车轴方向为(C )。

A：3mm; B：5mm; C：7mm; D：9mm

17、矿用电机车两台电动机由串联过渡到并联的电路控制方法(B)。

A：断路法; B：短路法; C：电桥法

18、ZK10--6/250型电机车的轨距是(B );固定距是(D)。

A：550mm; B：600mm; C：680mm; D：1100mm

19、电机车实现电气制动时，两台电动机采用了(C )连接方式。

A：串联; B：并联;C：交叉

20、牵引电动机的激磁绕组与电枢绕组的电气连接方式是(B )。

A：并联;B：串联;C：不联接;D：串、并联

三、填空题

1、它可以使气压系统保持某一范围的工作压力。

3110%～115%左右。

4、脉冲调速主电路中的换流电容和电感元件组成换流振荡回路，用于完成晶闸管导通后的关断。

5、脉冲调速电机车，当晶闸管被击穿损坏后，起动电动机将会出现车速过高现象。

6、《煤矿安全规程》规定：不回流的轨道的架线电机车回电轨道之间，必须加以绝缘。第一绝缘点设在两种轨道连接处，第二绝缘点设在不回电的轨道上，其与第一绝缘点之间的距离必须大于一列车长度.

7、电机车架空线和巷道顶或棚梁间的距离不得小于。悬吊绝缘子距电机车架空线的距离，每侧不得超过0.25m。

8、《煤矿机电设备检修质量标准》规定，控制器的触头接触不小于宽度的75%，其接触压力为，触头相互错位不大于2mm。

9、电机车正常运行时，牵引电机处于电动运行状态;电气制动时处于发电运行状态。

10、

四、问答题

1、列车的制动距离，每年至少测定几次?运送物料时不得超过多少米?运送人员时不得超过多少米? 答：1次：40米：20米。

2、井下蓄电池充电室内必须采用矿用防爆型电器设备，测定电压时，必须在揭开电池盖的多长时间后进行?

答：10分钟。

3、井下矿用防爆蓄电池机车的电气设备，只允许在什么地方打开检修?

答：必须在车库内打开检修。

4、为什么不使用交流电作为电机车拖动电源?

答：采用直流电机牵引动力在同样运转条件和电枢电流的情况下电机转矩大，过负载能力大，牵引电

网电压变化时对电机工作影响不大;直流电机构造简单，体积和重量较小，直流电机具有软特性，各电机之间的负荷分配较均匀。

5、在矿用电机车上应用较多的电气制动为动力制动，其优点是什么?

答：优点：是不从电网吸取电能，线路比较简单，生产的机械冲击不大。

缺点：是电动机在制动过程中有电流流过，因此电动机绕组的温度要增高。

6、蓄电池式电机车的电源装置有几种?是什么?

答：有三种：安全型、防爆特殊型、隔爆型。

7、电机车的接线图有几种?各是什么?

答：有两种，分别是：原理接线图、安装接线图。

8、电机车脉冲调速装置常见的失控现象有哪些?

答：(1)起动失控;(2)加速调整过程中失控;(3)减速调整过程中失控。

9、什么是矿井“信、集、闭”系统?

答：它是矿井电机车运输信号，集中控制和闭塞的简称。

10、“信、集、闭”的作用是什么?

答：它是实现井底车场，生产石门主要运输巷道内行车指挥自动化的重要方式，通过它可以对全井底车场、各生产石门及主要运输巷道的进路、信号及道岔，由一个控制中心集中控制和监督。

11、脉冲调速斩波器的三种工作方式是什么?

答：定频调宽、定宽调频、变频调宽。

12、蓄电池电机车司机在接班时应对电机车做哪些检查?

答：(1)蓄电池箱盖是否盖好、箱盖与车架是否牢固、销子是否插好，(2)蓄电池与各回路的连接是否良好，(3)要根据交班司机交代的情况，判断蓄电池的电压是否达到放电允许数值。

13、对于蓄电池机车，其单只蓄电池的端电压有何要求?

答：酸性不低于1.75伏、碱性不低于1.1伏。

14、质量标准化中，蓄电瓶机车行车保护内容是什么?

答：(1)蓄电池机车应有容量指示器及漏电监测保护。防爆特殊型电机车必须装备车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。

15、直流电动机按励磁方式分为几种?是什么?

答：4种;分别是它励、并励、串励、复励。

16、什么是电机车的反接制动?有何规定?

答：反接制动，即倒转，使电机车反转，这种情况毁车严重，只有在十分紧急状态下才允许使用，平时应严加禁止。

17、什么是再生制动?

答：把电动机暂作发电运转，将发生的电能反馈于牵引电网上，由于串激发电机与电网并联运转时工作不稳定，故矿用电机车不采用此制动方式。

18、直流电动机有哪几种起动方式?

答：(1)直接起动(2)变阻起动(3)降压起动。

19、试叙述特殊防爆型电机车的防爆原理?

答：特殊防爆型电机车防爆结构与一般安全型和普通防爆型机车大致相同，电机主体、控制器等主要部件为隔爆型，电源装置采用了焊接工艺，运行中不产生火花，电弧等情况，提高了安全运行程度。

20、电机车上采用的直流串励电动机严禁空载运行，一般条件下，轻载运行的最小负荷不得低于额定负荷的多少?

答：25%-30%。

第五篇：核能及其应用

目

录

摘 要 ............................................................................................................................ 1 关键词.......................................................................................................................... 1 Abstract ........................................................................................................................ 1

引言

1 1什么是核能

2 2核能的可利用性及其优越性..................................................................................... 2 3核能的利用与发展..................................................................................................... 4 3.1核反应堆与核电站.......................................................................................... 4 3.2压水堆棒形核燃料元件.................................................................................. 6 4核能发电的利与弊..................................................................................................... 7 4.1核能发电的利处.............................................................................................. 7 4.2核能发电的弊端.............................................................................................. 8 结论................................................................................................................................ 8 参考文献........................................................................................................................ 9

核能及其应用

摘 要：讨论了核能的发展与利用，探讨了核能的可利用性及其作为资源的优越性，同时也论述了核能的弊端并且说明了和平利用核能的重要性。

关键词：核能;和平利用;利与弊。

The peaceful use of nuclear energy and its two sides Abstract: The development and utilization of nuclear energy are discussed, and the availability of nuclear energy as resources superiority is probed into, and also the disadvantages of nuclear power use and illustrates the importance of the peaceful use of nuclear energy are discussed.

Keywords: nuclear power; the peaceful use of; pros and cons.

引言

1951年美国首次在爱达荷国家反应堆试验中心进行了核反应堆发电的尝试，发出了100千瓦的核能电力，为人类和平利用核能迈出了第一步。此后不久，1954年6月，原苏联在莫斯科近郊粤布宁斯克建成了世界上第一座向工业电网送电的核电站，但功率只有5000kw。1961年7月，美国建成了第一座商用核电站——杨基核电站。该核电站功率近300mw，发电成本降至9.2美厘/度，显示出核电站强大生命力。今天，一些经济发达的国家。由于经济的高速发展与能源洪应的矛盾日趋突出，同时，传统的能源工业造成的环境污染及温室效应严重威胁人类生存环境，因此，不仅缺乏常规能源的国家如法国、日本、意大利等发展核电站，而且常规能源煤、石油、水电等非常丰富的国家如美国、加拿大等也在大力发展核电站。截止1995年全世界运转的核电站总数达438座。其中美国运转的核电站总数达109座，核发电量创下6730亿千瓦小时的最高记录，在美国电力生产中核电比例达22.5%。法国核发电量比前年增长4.9%，达3580亿千瓦小时，运行中的56座核电站发电量占全国总发电量76%，而且去年出口核电达

1 700亿千瓦小时。核电已成为法国第六大出口产品。日本，由于其常规能源资源短缺，对核电的开发大为重视，目前运转中的51座核电站，供应全国28%的电力总需求。

1什么是核能

核能是人类历史上的一项伟大发明，同时也可以叫它为原子能。这离不开早期西方科学家的探索发现，他们为核能的应用奠定了基础。居里夫人经过4年的艰苦努力发现了放射性元素钋和镭。1905年爱因斯坦提出质能转换公式[1]。20多年以后德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象，核能源开始进入资本主义国家的军事领域。

二战时，原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。 核能有以下几个分类：

核裂变能：所谓核裂变能是通过一些重原子核的裂变释放出的能量。核聚变能：由两个或两个以上氢原子核结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应[2]，其释放出的能量称为核聚变能。核衰变：核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用。

2核能的可利用性及其优越性

核电是浓集、清洁、安全和经济的能源。首先，核能是高度浓集的能源，核电站可建立在最需要用电的地方，不受燃料运输的限制。l公斤铀裂变产生的热量相当于1公斤标准煤燃烧后产生热量的270万倍[3]。因此，核电站特别适合于缺乏常规能源而又急需用电的地区，如我国的东南、华南地区.核能是后备储量最丰富的能源，铀在地球上的储量相当丰富，等于有机燃料储量的20倍。

核能是清洁的能源，有利于保护环境目前，世界上80%的电力来自烧煤或烧油的火力发电站，燃烧后的烟气排放到大气中严重污染环境。相同规模的火电站释放出的放射性比核电站大几倍。煤燃烧后排放的一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和苯并芘，容易形成酸性雨，使土壤酸化，水源酸度上升，对植物及水产资源造成有害影响，破坏生态平衡，苯并芘还是一种强致癌物质。同时大气中二氧化碳 2 浓度增加还导致大气层的“温室效应”。另外，煤和石油又是重要的化工原料，大量烧掉十分不利于化学工业的发展，是十分可惜的浪费。

核能又是安全的能源经过几十年的发展和完善，核电站已成为最安全的部门之一。我国核工业多年的安全记录就是良好的佐证。一座反应堆运行一年称为一堆年，三里岛事故之前，全世界商用核电站已运行了1400堆年。三里岛事故是鉴于设计、管理、操作与设备的缺陷交织在一起而造成的十分罕见的事故，只要其中任何一个环节的问题得到排除，就不可能出现这样的后果。事故后果也没有舆论宣传的那样严重，事故中主要安全系统全都自动投入，有专家认为这从反面证实了核电站的安全性。1986年4月苏联切尔诺贝利核电站又出现了重大事故，专家们认为原苏联核电站特别是早期的，安全设施较差，没有安全壳.而事故的直接原因是由于在进行某一试验时违反操作规程，导致信号指示和控制系统没有起作用。如今国际原子能机构和各国的国家安全部门都建立了一系列的安全法规和准则，对核电站的安全进行了严格的管理。

核能也是经济的能源.世界上已运行核电站的经验证明，尽管它的造价比火电站高30—50%，但由于燃料费和运输费较低，它的发电成本仍比火电约低30%，而且随着核电站的技术不断完善和提高，成本还将继续降低日本能源经济研究所预测，至2010年日本的核电成本为8.9日元/千瓦小时，而煤电和油电成本分别为10.45日元/千瓦小时和13.06日元/千瓦小时[4]。因此，有专家们预计，在未来的城市集中供热工程中，逐步采用低温核供热技术是必然趋势。

另外，水力发电虽然很清洁，但毕竟资源有限，所以，核能发电越来越成为各国努力的对像。

3核能的利用与发展

核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军事需要。1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为 5兆瓦的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦[5]。由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行30兆瓦以上的核电站反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦。80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到1991

3 年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16%[6]。世界上第一座核电站—苏联奥布宁斯克核电站。

3.1核反应堆与核电站

能维持可控自持核裂变链式反应的装置称为核反应堆。

原子能工业是在第二次世界大战期间发展起来的.当时全力制造核武器以满足军事需要。50年代以来，原子能用于和平事业有了飞速发展，所以核反应堆类型和数量增多。按照核反应堆的用途分类，大体可分为下列几类：

生产堆：主要用于生产易裂变材料和其他材料，或用于工业规模的辐照，称为生产堆.50年代建成的第一批石墨水冷堆和天然重水堆，都是生产军用239Pu。239Pu是一种易裂变物质，可用作核武器原料，氚是氢弹的重要原料。

试验堆：主要是为取得设计或研制一座反应堆或一种堆型所需的堆物理或堆工程数据而运行的反应堆。例如用于核物理、放射化学、生物、医学研究和放射性同位素生产等，也可以用于反应堆元件、结构材料考验以及各种新型反应堆自身的静、动态特性研究等等。

用于生产动力的反应堆称为动力堆，如核电站、核供热、核潜艇等所用的反应堆就是这种类型。目前常用的动力堆型分为四大类：

1.石墨气冷堆——包括最早的镁诺克斯堆，改进型气冷堆及高温气冷堆。该反应堆是以石墨为慢化剂，气体作冷却剂的堆型。镁诺克斯堆以天然铀为燃料，燃料包壳是镁诺克斯镁合金，用二氧化碳冷却.镁诺克斯进一步发展为高温气冷堆。它以氦为冷却剂避免了对石墨的腐蚀作用，取消了用金属材料制成的燃料包壳，其燃料是碳化钠及碳化针混合物的颗粒，燃料颗粒弥散在石墨中，制成燃料元件，装入石墨砌块的燃料孔道中。由于以上措施，大大提高了中子的经济利用及运行温度，致使高温气冷堆热效率提高40%以上[7]。此外高温气冷堆燃料中的钍是增殖原料，它可使反应堆获得较高的转换比目前我国清华大学核研院对高温气冷堆的研究取得了一系列重大成果。

2.轻水堆 轻水堆有两种类型，一是沸水堆，一是压水堆。两者均用轻水作慢化剂兼冷却剂;用低富集度二氧化铀制成芯块，装入锆合金包壳中作燃料，沸水堆不需另设蒸汽发生器、但由于蒸汽带有一定的放射性，对汽轮机的厂房要屏蔽，同时对检修增加了困难[8]。据统计，当今核电站的80%为压水堆。我国秦山

4 一期和大亚湾核电站均属此类。“九五”期间秦山二期工程、广东核电站以及辽宁核电站也将采用压水堆。

3.重水堆 重水堆是以天然铀作燃料，以重水堆作慢化剂的堆型。它是加拿大重点发展的堆型，以坎都型为代表。由于它用数百根压力管代替整体的压力容器，压力管可以成批生产，易于保证质量，在扩大堆容量时只须多加压力管数，有利于标准化。压力管内，可以实现不停堆装卸料。这样可控制各燃料棒束达到均匀的燃耗深度，有利于充分利用燃料，减少停堆时间，提高反应堆的有效利用率。而且重水堆采用天然铀为燃料，无需设立浓缩铀工厂，对分离能力不足的国家，发展此种堆型特别有利。我国“九五”期间，秦山核电三期工程将引进加拿大的重水堆。重水堆所用重水价格昂贵，防止泄漏及回收泄漏出的重水是一个特别棘手的问题。

4.钢冷快堆钠冷快堆就是钠冷却快中子堆在核能发电问题上，必须考虑增殖问题，否则对核燃料资源的利用是极为不利的。增殖堆的采用，可以将核燃料

资源矿大数百倍快堆是利用中子实现核裂变及增殖。而前述石墨气冷堆，轻水堆和重水堆，都是热中子堆。对每次裂变而言，快堆的中子产额高于热中子堆，且所有结构材料对快中子的吸收截面小于热中子的吸收截面这就是实现增殖的原因。

钠冷快堆用金属钠作冷却剂。钠在98℃时熔化;883℃时沸腾，具有高于大多数金属的比热和良好的导热性能，而且价格较低，适合用作反应堆的冷却剂。

国际快堆的发展已有较长的历史，据报道，1995年8目29日，日本文殊28万千瓦快堆以5%的额定功率l.4万千瓦并入电网[9]。不同类型的核反应堆，相应的核电站的系统和设备有较大的差异。以压水堆为例，核电站是由核反应堆、一回路系统、二回路系统及其他辅助系统组成。核反应堆是核电站动力装置的重要设备，同时，由于反应堆内进行的是裂变反应。因此它又是放射性的发源地。一回路系统由反应堆、主循环泵、稳压器、蒸汽发生器和相应的管道、阀门及其他辅助设备所组成，它形成一个密闭的循环回路，将核裂变所释放的热量以水蒸汽形式带出.二回路系统是将蒸汽的热能转化为电能的装置，并在停机或事故情况下，保证核蒸汽系统的冷却。辅助系统的主要作用是保证反应堆和回路系统能正常运行，为一些重大事故提供必要的安全保护及防止放射性物质扩散的措施。 3.2压水堆棒形核燃料元件

5 核反应堆堆芯结构是反应堆的核心构件，在这里实现核裂变反应，核能转化 为热能;同时它又是强放射源.堆芯由核燃料组件、控制棒组件等组成。现代压水反应堆的燃料是采用低浓铀作核燃料。

核燃料元件制造的第一大工艺过程是在比工车间里生产为满足一定性能要求的二氧化铀粉末。我国目前采用技术上较成熟的ADU法制取二氧化铀粉末。主要过程是将六氟化铀汽化，经水解生产成氟化铀铣，在通有氨水的沉淀槽转化为ADU粉末。经氢气还原为二氧化铀第二大工艺过程是将二氧化铀粉末压制成粗块，经烧结、磨削成一定性能要求、一定尺寸和规格的圆柱形二氧化铀芯块。在经装配车间把二氧化铀芯块和长棒形空锆管装配成核燃料元件棒，并且棒内充入一定量的氦气，两端密封;然后，按一定的排列方式排列成正方形或六角形的栅阵，中间用几层弹簧夹型的定位格架将元件棒夹紧，上下两端固定骨架构件上下管座，构成棒束型的燃料元件。

4核能发电的利与弊

4.1核能发电的利处

核能发电最大的优势就是我们所认识的，能量巨大。它以少量的核子燃料即可产生大量的能量。低浓缩铀1吨具有相当于约5万吨的重油之能量。除此之外，核能发电的优势还有以下几点：

污染低。核能发电的方式是：利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电。核能发电不会排放巨量的污染物质到大气中，不会造成空气污染。尤其是同火电站相比，核能发电不会产生地球温室效应的"罪魁祸首"--二氧化碳。核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。

从燃料资源上而言，地球有望供应。世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，全球铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源、可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。

运输方便、成本低。核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。例如，核电厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够4.2核能发电的弊端

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。 核废料处理需严谨。使用过的核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，因此必须慎重处理。一旦处理不当，就很可能对环境生命产生致命的影响。核废料的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。核废料放出的射线通过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。

目前，国际上处理高放射性核废料的方式主要有"再处理"和"直接处置"两种。"再处理"主要是从核废料中回收可进行再利用的核原料;"直接处置"是指将高放射性废料进行地下埋藏，一般经过冷却、干式储存、最终处置三个阶段。美国就一直采取地下掩埋的措施来处理核废料。

热污染。核能发电热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。

核能发电被认为存在风险。核裂变必须由人通过一定装置进行控制。一旦失去控制，裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。全球已经发生了数起核泄露事故，对生态及民众造成了巨大伤害。有些环保人士就认为，和其他可再生能源相比，核能并不是一种安全的能源。

结论

人们对核电站使用的担心集中在核安全问题上，原苏联切尔诺贝利事故以及上段时间所发生的广岛核泻漏导致一些人对核电的恐惧心理，给和平利用核能蒙上阴影，经专家事后分析，三里岛事故和切尔诺贝利事故都在很大程度上是人为因素造成的。核能技术发展至今，已进入成熟阶段，尤其采用快中子增殖反应堆，既可提高核电站的安全系数，又较少产生核废料，而且所产生核废料较容易处理此外，这种反应堆还可少量处置老式反应堆产生的核废料，在燃烧过程中销毁老式反应堆产生核废料中放射性的钚及锕系元素。有关专家认为。此种反应堆具有很高的运行可靠性和安全性，并是目前销毁部分核废料的最佳方法.目前，国际核能界正致力发展快中子增殖堆。此种反应堆运行时，一方面消耗核燃料，产生热能而发电，另一方面产生新的核燃料钚，并且产出大于消耗、并保持核能的经济性;同时最主要是依靠核燃料、冷却剂、放射性废物及核工艺的其他组份所固有的基本物理化学性能和规律来消除事故，这将是人类“第二个核时代”的主要 7 内涵。这一事实表明，随着世界“能源危机”的加剧，生态环境的进一步恶化，利用清洁、安全的核能将是人类不可回避的课题。

参考文献

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