原子由原子核與核外電子組成。原子核由質(zhì)子與中子組成。當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時,一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質(zhì)量較小的原子核,同時放出2—3個中子。這裂變產(chǎn)生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核,引起新的裂變。如此持續(xù)進行就是裂變的鏈式反應(yīng)。鏈式反應(yīng)產(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量才能避免反應(yīng)堆因過熱燒毀。導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣,推動氣輪機發(fā)電。目前世界上核電站常用的反應(yīng)堆有壓水堆、沸水堆、重水堆和改進型氣冷堆以及快堆等。但用的最廣泛的是壓水反應(yīng)堆。壓水反應(yīng)堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑,它是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型。
核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能,再用處于高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動汽輪機帶著發(fā)電機一起旋轉(zhuǎn),電就源源不斷地產(chǎn)生出來,并通過電網(wǎng)送到四面八方。
控制棒是由硼和鎘等易于吸收中子的材料制成的。核反應(yīng)壓力容器外有一套機械裝置可以操縱控制棒??刂瓢敉耆迦敕磻?yīng)中心時,能夠吸收大量中子,以阻止裂變鏈式反應(yīng)的控制棒進行。如果把控制棒拔出一點,反應(yīng)堆就開始運轉(zhuǎn),鏈式反應(yīng)的速度達到一定的穩(wěn)定值;如果想增加反應(yīng)堆釋放的能量,只需將控制棒再抽出一點,這樣被吸收的中子減少,有更多的中子參與裂變反應(yīng)。要停止鏈式反應(yīng)的進行,將控制棒完全插入核反應(yīng)中心吸收掉大部分中子即可。若想使核反應(yīng)堆停堆,只需將控制棒完全插入堆芯中即可。這樣,由于控制棒吸收了大量中子,堆芯就會由于中子數(shù)量不足而使裂變反應(yīng)難以為繼,核反應(yīng)自然就會減弱或停止運行了當冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題后,堆芯的溫度就會由于不能迅速冷卻而升高,這樣,就很可能使核反應(yīng)堆熔化,甚至爆炸。