核反应堆原理演示

实验目的

了解核反应堆的主要部件及作用，理解可控链式反应和核能发电的能量转化。

实验原理

核燃料（如浓缩铀）发生裂变，释放能量和中子。慢化剂（如石墨、重水、水）使快中子减速，更易引起铀235裂变；控制棒（如镉棒）能吸收中子，插入越深反应越慢；冷却剂把热量带出，经热交换器产生蒸汽推动汽轮机发电。能量转化为：核能→内能→机械能→电能。

实验器材

• 核燃料棒
• 慢化剂
• 控制棒
• 冷却剂及循环管道
• 热交换器与蒸汽发生装置
• 汽轮机和发电机
• 防护层

实验步骤

1. 认识反应堆内的核燃料棒，观察裂变产生热量
2. 观察慢化剂如何使中子减速
3. 上下移动控制棒，观察反应快慢的变化
4. 观察冷却剂把热量带到热交换器
5. 观察蒸汽推动汽轮机带动发电机发电

实验现象与结论

控制棒插入越深，吸收的中子越多，裂变反应越慢；拔出则反应加快。冷却剂把堆内热量带出，使水变成蒸汽推动汽轮机发电。整个过程中核能最终转化为电能，反应堆外有厚厚的防护层屏蔽辐射。

常见问题

核反应堆中控制棒起什么作用？

控制棒能吸收中子，通过插入深度调节参与裂变的中子数，从而控制链式反应的快慢。

核电站是怎样发电的？

反应堆中裂变放热，冷却剂把热量传给水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机，带动发电机发电。