第十一讲 能源工程.docx
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第十一讲能源工程
§4.3能源工程
一、概述
1.能源概念
“能源”这一术语，过去人们谈论得很少，正是两次石油危机和目前能源的短缺使它成了人们议论的热点。
那么，究竟什么是“能源”呢？
关于能源的定义，目前约有20种。
例如：
《科学技术百科全书》说：
“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：
“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》说：
“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》说：
“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。
”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。
确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。
换一种说法，即为在自然界，凡能够提供机械能、热能、电能、化学能等各种形式的能量的自然资源，统称为“能源”。
人们通常按能源的形态特征或转换与应用的层次对它进行分类。
世界能源委员会推荐的能源类型（形式）分为：
固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。
其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。
已被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为们所需的某种形式的能量。
比如薪柴和煤炭，把它们加热到一定温度，它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能。
我们可以用热来取暖、做饭或制冷，也可以用热来产生蒸汽，用蒸汽推动汽轮机，使热能变成机械能；也可以用汽轮机带动发电机，使机械能变成电能；如果把电送到工厂、企业、机关、农牧林区和住户，它又可以转换成机械能、光能或热能。
2.几个能源术语
（1）一次能源
一次能源又称天然能源。
在自然界中现实存在没有经过加工转换而直接开采利用的能量资源。
如原煤、原油、天然气、木柴、水能、风能、太阳能、海洋能、潮汐能、地热能、核燃料等均属这类能源。
（2）二次能源
二次能源又称人工能源。
由一次能源经过加工直接或间接转换成其他形式的、符合人们生产生活使用条件的能源产品。
如焦炭、煤气、电力、各种石油制品、蒸汽、热水、酒精、氢气、激光等都属于二次能源，生产过程中排出的余能、余热，如高温烟气、可燃废气、废蒸汽也属此类。
（3）非再生能
非再生能源经过亿万年形成的、短期内无法恢复、不能重复再生的自然能源。
如煤炭、石油、天然气、裂变核燃料铀、钍等，它们都是不能再生的，用一些就少一些，终有用尽的时候。
（4）再生能源
再生能源又称可再生能源。
在自然界可以不断再生并有规律地得到补充的能源，或一次能源中能重复产生的不依赖于储量有限的矿物燃料或核燃料的能源。
例如太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能等均属再生能源。
这类能源除潮汐能是来自地球自转外，其他都直接或间接来自太阳，都能供人类长期利用。
（5）常规能源
常规能源又称传统能源。
在现阶段的科学技术水平条件下，人们已经广泛使用，而且技术比较成熟的能源。
如煤炭、石油、天然气、水能等，以及由它们直接或间接转换成的能源，如煤气、焦炭、汽油、酒精、电力、蒸汽等。
这是与新能源相对而言的。
（6）燃料能源
作为燃料使用，主要以热能形式提供的能源。
燃料即是燃烧时能产生热能、光能的物质。
燃料能源有矿物燃料，如煤、油、气等；生物燃料，如藻类、木料、沼气、各种有机废物等；以及核燃料如铀、钍等。
也可将其分为固体（煤、木料、铀等），液体（油、酒精）和气体燃料（天然气、氢气）三种。
除核燃料包含原子能以外，其他燃料都包含着化学能，有的也同时包含着机械能。
通过燃烧将燃料中的能量转换成热能直接加以利用，或者再由热能转换成机械能、电能加以利用。
燃料能源是人类目前和今后相当长时期内的基本能源。
（7）非燃料能源
非燃料能源不作为燃料使用，直接产生能量提供人类使用的能源。
如水能、风能、潮汐能、海洋能、激光能等，基中多数包含着机械能，有的也包含着热能、光能、电能。
3.能源开发简史
（1）钻木用火
在古代，人们主要依靠消耗自身的肌肉的力量来进行劳动，获取生活资料，以维持生存。
原始人关于火的神话传说十分丰富，最著名的有普罗米修斯协同雅典娜将火种盗给人间的故事。
普罗米修斯认为人类没有火就只能在寒冷和黑暗中挣扎，是难以活命的，于是他不惜冒犯残暴的神王宙斯，用牺牲自己生命的高昂代价，从奥林匹斯山太阳神阿波罗的处所盗来火种带给人间，并教会人类使用和保存火种，从此黑暗消失，人间大放光明。
我国古代也有“燧人氏”、“钻木用火”的传说。
以上的故事尽管怎么说，但它却反映了远古人类对火的重要性有着深刻的认识。
远古人类用火，大约经历了保留自然火和人工取火两个阶段。
一是由于火山喷发，其次是雷电引起的燃烧。
再就是原始森林中的茂密草从和堆积物的自燃。
我们可以推测，在一次自燃火过后，可能会有一些“在劫难逃”的小动物被烧死烧焦，并发出浓烈的诱人的香味，凭着灵敏的嗅觉，某一个好奇的原始人会拾起来尝尝，立刻会感到烧熟的肉比血淋的尸体味美得多，终于，火的特殊的作用被他们认识了，于是产生了保留火种的强烈愿望。
根据考古资料记载，生活在我国北京周口店龙骨山北坡山洞内的“中国猿人”，是世界上最早学会保存和使用火的人。
而且他们还具有了采取连续添加木材和用灰土覆盖的方法来保存火种和管理火的能力。
但火从何得来，我们可以从我国古籍中记载的“燧人氏”“钻木取火”的传说中得到启示。
可以设想，人们在加工木料时，有钻、锯、刻等动作。
当这些动作速度加快的时候，就会产生强烈的摩擦，使木头发热，有时还会冒出火花。
有了这些启示，又经过长期的生活实践，人们终于发明了人工取火的技术。
总的一句话，火的使用彻底改变了人类在自然中的地位。
（2）风车水车的出现
水车用作动力，是从水磨开始的。
在欧洲，最古老的水磨出现于古希腊时代。
它架在水上，轴竖直安放，下端是浸于水中的水轮，水轮具有数片轮翼，因流水推动而旋转。
轴的上端，则与石磨连在一起，带动磨旋转磨粉。
这种水磨，必须安装在水流较急且河水较深的地方。
水磨以后由进一步改进。
人们拦河筑坝，抬高水位，然后让流水从上部冲击水轮。
这种“上击水磨”，比原先的“下击水磨”效率更高，适用的地方很多，在很大程度上摆脱了河流地形的限制。
水车动力先是用于磨粉，而后又用于剧木、给炼铁炉鼓风、带动铁锤等，成了普遍应用的动力。
风车用着动力，历史没有水车悠久。
它大约七世纪时产生于波斯，十二世纪时传入欧洲。
最初用作提水灌溉的动力，后来也用于磨粉。
风车，最初的风车，其车轴是竖直而立的。
传入欧洲后，欧洲人又发明了新型风车。
车轴水平安置，车翼是用帆布或木板制成，可按照风向调整方向，它比波斯风车能更有效地利用风力。
风车做动力，历史没有水车悠久。
它大约七世纪时产生于波斯，十二世纪时传入欧洲。
（3）蒸气机的发明
蒸汽机是利用水蒸汽作为工作介质的热力发动机，是把热能转化成机械能的动力机。
关于蒸汽有动力的科学思想，可远溯到公元前200多年，阿基米德曾设想利用水蒸汽做功，研制蒸汽动力大炮。
公元50年，亚历山大里亚的希罗制造了一个用水蒸汽推动的旋转空心的装置，并发明了一种汽堆。
1125年热贝尔在兰斯制造了一架由热水压缩的空气来鼓风的风琴。
16世纪还有人试图利用希罗的汽堆来转动烤肉叉。
奥尔良的贝松写过关于蒸汽动力的著作，达·芬奇（L.da.Vinci,1452～1519）曾描述过一种蒸汽炮，他把水滴到一个灼热表面上，利用水汽化所产生的骤然膨胀把炮弹射出。
1615年，法国的德考司在《动力的理论》一书中描述了一种借助蒸汽的膨胀力。
1629年，罗马的布兰卡设计了用蒸汽冲击叶轮的叶片来使之转协的汽轮机。
1630年，英国人戴维·拉姆齐（H.Davy,1778～1829）及土耳其人德雷都相继设计了利用蒸汽动力做功的装置。
17世纪，牛顿还设想过利用蒸汽力开动的汽车模型。
17世纪后半期，随着相关科学的进展，人们对蒸汽动力装置工作原理的认识逐渐成熟，制造蒸汽机的序幕也由此拉开了。
蒸汽机的发明是对社会生产和人类生活产生重大而深远影响的技术本质的变革，它为人类提供了热能转化为机械能的手段，为机器大生产提供了相应的物质技术基础。
它像力大无穷的巨人，以其粗壮的臂膀驱动着各种机器、车辆和船只，它空前地改变了生产面貌。
1785年，瓦特在诺定昂郡建立了第一个蒸汽纺纱厂，把纺织工业的各个工序联合在一个大建筑物里，从而标志着近代大工业的出现，也标志着资本主义生产方式的诞生。
近代产业资产阶级、无产阶级也正是这场技术革命的直接产物。
1833年，英国的纺织机增至18年前的42倍，达10万台之多。
1784年以后，蒸气机已作为一项成熟技术走向实用阶段。
第一次把蒸汽机用在轮船上的发明者是美国的罗伯特·富尔顿（R.Fulton,1765～1815），1786年，他到伦敦，结识了瓦特，激发了用蒸汽机推动船舶行驶的热情。
1803年在巴黎，他制造的第一艘蒸汽船在塞纳河试航，但没有成功。
1807年，他回到美国后又设计制造了“克勒蒙特”号码轮船，在纽约市的哈德逊河下水，船长150英尺，宽30英尺，排水量为100吨，该船的发动机是由英国伯明翰的布尔顿和瓦特建造的。
“克勒蒙特”号轮船作为哈德逊河上的定期班轮，曾往返于纽约和奥尔巴尼之间，全程约150海里，船速是帆船的3倍。
18世纪蒸汽机的发明和利用，带来了资本主义产业革命，促使煤炭成为最主要的的工业能源。
煤炭在能源结构中占的比例急剧上升，19世纪70年代为24%，20世纪初猛增到95%。
这是人类历史上第一次大的能源革命。
（4）内燃机的使用
蒸汽机的燃料是在汽缸外燃烧，所以叫“外燃机”，“内燃机”是由于燃料的汽缸内燃烧而得名。
1824年法国人卡诺（S.Carnot,1796~1832），提出了内燃机的设想。
1860年，德国的技师奥托制成了一台“四冲程”的内燃机，这种发动机的汽缸中紧密地配着一个活塞，在工作时，活塞首先向外移动，将汽油与空气的混合气体吸入汽缸，然后活塞向内运动，压缩油气混合物，压缩得最厉害时，油气混合物被点火而爆燃，推动活塞向外运动，这就是开动内燃机的动力。
苏格兰工程师克拉克，随即发明了一项改进措施，他在内燃机上装两个汽缸，当一个汽缸处于回复阶段时，让另一个汽缸爆燃做功，这样能使输出的动力较为均匀。
内燃机的发明，导致了汽车，内燃机车，飞机的发明。
1885年，德国工程师戴姆勒（G.Daimler）和本茨（K.Benz）二人分别独立制成了汽车。
1892年，美国的J.弗罗希利奇造出第一台拖拉机。
内燃机的最大成就在航空方面，1903年12月17日，赖特（Wright）兄弟在北卡罗莱纳州的基蒂霍克驾驶着一架用螺旋桨推进的滑翔机离开地面，在空中停留了五十九秒钟，飞行了260米。
第一次世界大战以后，以内燃机为动力的移动式机械设备获得广泛应用，尤其是拖拉机，汽车，内燃机车，飞机等发展很快。
美国1920年拖拉机保有量已达25万台，1929年生产汽车536万辆，飞机由原来采用活塞式内燃机做动力，后改进喷气式飞机，以后发明火箭，一级火箭，二级火箭，中程导弹，洲际导弹。
（5）发电机的发明
在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线，法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关联，他建造了第一座发电机原型，其中包括了在磁场中回转的铜盘，此发电机产生了电力。
在此之前，所有的电皆由静电机器和电池所产生，而这二者均无法产生巨大力量。
但是，法拉第的发电机终于改变了一切。
发电机包括一个能在二个或二个以上的磁场间迅速旋转的电磁铁，当二个磁场相互交错，就产生了电，由电线从发电机中导出。
电子工程师依发电机线绕的方式和磁铁的安排，而获得交流电（AC）或直流电（DC），大部分发电机都是产生交流电，它比直流电更易由传输线作长距离的传送。
第二次能源革命是从20世纪初开始的，19世纪末发展起来的电力、钢铁工业以及汽车和内燃机的广泛使用，煤炭开始不能适应需要，石油、天然气登上了能源舞台，世界能源开始进入“石油时代”，石油也被称为工业国家的“血液”。
（6）新型能源的开发
上个世纪70年代的石油危机是导致人们进行第三次能源革命的主要原因。
传统的能源煤炭、石油等均属于不可再生的一次性能源，有面临着枯竭的威胁。
更重要的是，由于大量的使用煤炭、石油等化石燃料，长期排放的造成温室效应等有害物质，破坏了环境和生态平衡，使人类面临着能源短缺和环境危机的双重压力。
减少煤炭、石油等常规能源的使用，开发各种新型能源，是人类社会面临的必须尽快解决的问题。
经过各国科学家的努力，人类发展新能源有着广阔的前景，能源的使用正由有限的矿物燃料，向无限的可再生能源及核能转变，各种新型能源如原子能、太阳能、生物能、地热能、海洋能等正在逐渐被广泛使用。
统计数据表明，目前世界上75％的能源来自于矿物燃料的燃烧，而这些燃烧是人类最大的健康污染源，也是地球温室效应的罪魁祸首。
火力发电、交通运输和各种加热过程都需要燃烧大量的煤炭、石油、柴油、汽油和木制品，在燃烧过程中，这些矿物燃料会排放大量的有害气体颗粒，可导致人类呼吸系统障碍和导致癌症。
从全球角度来看，目前全球面临的最严重的环境问题之一就是温室气体在大气当中的含量持续增加，这是导致全球气候变化的最重要的原因。
尽管发达国家是温室气体的最严重的排放源，但发展中国家却是最严重的受害者，因此减少矿物燃料的燃烧，降低矿物燃料的排放是新世纪全球可持续发展的重要课题。
二、常规能源
1.煤炭
人类开发利用煤炭的历史悠久，早在2000多年前我国的春秋战国时期，就已开始用煤作燃料。
18世纪80年代从英国开始的产业革命，使能源结构发生第一次革命性变化从生物质能转向了矿物能源，即由木炭转向了煤炭。
至今煤炭仍是人类最重要的能源之一。
1990年世界一次能源消费构成中，煤炭占27.3%，仅次于石油，居第二位。
化工原料中的3/5、民用商品能源中的4/5都来自于煤炭。
我国煤炭资源丰富，储量居世界之首，主要分布在华北和东北地区。
煤炭是原始植物经过复杂的生物化学过程作用和物理化学作用转变而成的。
在地质历史上，沼泽森林覆盖了大片土地，包括菌类、蕨类、灌木、乔木等职务。
但在不同时代海平面常有变化，当水面升高时，植物就会被淹而死。
如果这些死亡的植物备沉积物覆盖而不透氧气，植物就不会完全分解，而是在地下形成有机地层。
随着海平面的升高，会产生多层有机层，在温度增高、压力变大的还原环境中，这一有机层最后转变为煤层。
因埋深和埋藏时间的差异，形成的美也不尽相同。
由于煤炭的资源的埋藏深度不同，采煤一般相应的采用矿井开采（埋藏较深）和露天开采（埋藏较浅）两种方式。
可露天开采的资源在总资源量中的比重大小，是衡量开采条件优劣的重要指标，我国可露天开采的储量仅占7.5%，美国为32%，澳大利亚为35%；矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比，我国煤矿中含瓦斯比例比较高，高瓦斯和瓦斯突出的矿井占40%以上。
我国采煤以矿井开采为主，如山西、山东、徐州及东北地区大多采用这一开采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤矿就是我国最大的露天矿区。
煤既是动力燃料，又是化工和制焦来炼铁的原料，素有“工业粮食”之称。
众所周知，工业界和民间常用煤炭作燃料以获取热量或提供动力，世界历史上，解开工业文明篇章的瓦特蒸汽机就是又煤驱动的。
此外，还可以把燃煤热能转化为电能来进而长途输运，火力发电站我国电结构的比重很大。
煤还是重要的化工材料。
炼焦、高温干馏制煤气是最为重要的化工应用，还用于民间和制造合成氨原料；低灰、低硫和可磨性好的品种还可以制造多种碳素材料。
2.石油、天然气
石油素有“工业血液”之称，是当今世界最重要的能源，又是近代有机化工的重要原料。
石油泛指各种天然形成的可燃性液态碳氢化合物，常含有氧、氮、石蜡及硫等组分。
在自然界中，与石油共生的常有天然气，天然气也是非常重要的资源，其成因、开采和利用与石油相似。
按照有机成油理论，在浅海、泻湖以及湖泊中有大量的微笑水生物繁殖。
当它们死亡后就沉积在湖底，形成一层富含有机质的淤泥。
随着地壳的变迁，埋藏的深度逐渐增加。
而后随着埋藏成岩作用的进行，压力和热使有机体分解转化为石油或天然气。
经构造或水动力作用，油或气向高空隙的砂岩层聚集，形成油砂岩或焦油砂岩，少数岩石如页岩内的石油不易排出，就形成含油的页岩即油页岩。
石油多集中在被不透水岩层包围或限制的砂岩内，一般位于构造凸起出。
在多孔的岩石中石油浮在盐水层的上面，采用钻孔进行开采。
在环绕大陆的浅海底有许多产油地层。
在这里可以架起支柱固定在大陆架岩石上的海上钻井平台。
但是在较深的地方，必须采用系于固定位置的海上浮动钻台。
但是全世界开采剩下的许多石油资源却是一种黑色的柏油状成为沥青的物质，不是那么容易开采。
因此，当传统开采石油的油田产量将逐渐萎缩时，需要采用新的方法来开采石油，目前有注气抽油等新技术。
煤炭、石油均是人类大规模使用的常规能源，煤炭储量虽为石油的20倍左右且开采方便，但与石油相比煤炭逊色得多:
固体燃料，运输不便，燃烧效率低，灰渣多，污染环境。
长期以来，人们致力于煤炭气化、液化技术的研究，旨在有一天煤炭能经济地替代石油，而今终于取得了技术上的重大突破。
“煤变油”技术是一种建立在近百年科学研究基础上的化学工业技术，有根有据。
它同一度炒得沸沸扬扬，后来又销声匿迹的“水变油”技术有天壤之别，后者是彻头彻尾的骗局。
众所周知，煤炭与石油有着差不多的“成长历程”，都是远古时代沉积下来的生物体，在一定地质条件下经复杂变化而形成的，它们有着近似的“基因”—主要由碳氢化合物组成。
这是“煤变油”得以成功的内因所在。
“煤变油”是20世纪20年代德国两位科学家费希尔和特罗希发明的，其化学生产过程有两个步骤:
由“煤变气”和由“气变油”。
由于石油危机等因素的影响，美、日、苏、荷兰等国都加入了煤炭液化新技术的研究行列，但因这些发达国家煤价过高，劳动成本又十分昂贵，虽取得技术上的进步，但难以提升至产业化日程上。
我国煤炭资源十分丰富，劳动力相对便宜，煤价较低，“煤变油”生产潜力很大。
“六五”期间，国家计委、中科院就在山西进行了“煤变油”关键性技术的研究，经多年科学攻关，终于在煤炭基液体燃料合成技术上，即“煤变油”技术上取得重大突破，成为世界上少数几个掌握“煤变油””技术的国家之一。
在我国“煤变油”生产过程中，在催化剂作用下，五吨煤经一系列工艺流程可合成一吨成品油。
目前我国已在山西建成千吨级的“煤变油”装置，且已投入生产中。
三、新型能源
新能源有原子能、太阳能（对发展中国家而言）、雷电能、宇宙射线能、火山能、地震能等。
1987年联合国提出可持续发展概念，即要满足当代人的需要，又要考虑不损害后代的需要。
因此今后的能源战略是多元结构的能源系统和高效清洁的能源技术。
目前人类所消耗的能源的70％来自煤、石油、天然气等化石燃料，在现有技术条件下，化石能源的大量使用给地球环境造成了严重危害，使人类生存空间受到了极大的威胁。
科学家预言，尽管化石燃料能源未来仍将占有相当大比重，但其一统天下的局面将逐渐结束（地球上2亿年形成的化石燃料，大体只够人类使用300余年）。
1、太阳能科学家们公认，太阳能是未来人类最合适、最安全、最绿色、最理想的替代能源。
资料显示：
太阳每分钟射向地球的能量相当于人类一年所耗用的能量（8×1013KW/s）。
相当于500多万吨煤燃烧时放出的热量；一年就有相当于170万亿吨煤的热量，现在全世界一年消耗的能量还不及它的万分之一。
但是，到达地球表面的太阳能只有千分之一二被植物吸收，并转变成化学能贮存起来，其余绝大部分都转换成热，散发到宇宙空间去了。
太阳能的利用方式主要有：
① 光-热转换：
太阳能集热器以空气或液体为传热介质吸热，减少集热器的热损失可以采用抽真空或其他透光隔热材料。
太阳能建筑分主动式和被动式两种。
前者与常规能源采暖相同。
后者是利用建筑本身吸收储存能量。
② 光-电转换：
太阳能电池类型很多，如单晶硅多晶硅、非晶硅、硫化镉、砷化锌电池。
非晶硅薄膜很可能成为太阳能电池的主体，缺点主要是光电转换低，工艺还不成熟。
目前太阳能利用转化率约为10%~12%。
据此推算，到2020年全世界能源消费总量大约需要25万亿立升原油，如果用太阳能替代，只需要约97万公里的一块吸太阳能的“光板”就可实现。
“宇宙发电计划”在理论上是完全可行的。
③ 光-化转换：
光照半导体和电解液界面使水电离直接产生氢的电池，即光化学电池。
2.原子核能
核裂变能指较重的原子核如铀核、钚核在分裂成较轻原子核的过程所释放出来的能量。
核电站和原子弹是核裂变能的两大应用，两者机制上的差异主要在于链式反应速度是否受到控制。
核电站的关键设备是核反应堆，它相当于火电站的锅炉，受控的链式反应就在这里进行。
核反应堆有多种类型，按引起裂变的中子能量可分为：
热中子堆和快中子堆。
热中子的能量在0.1eV（电子伏特）左右，快中子能量平均在2ｅV左右。
目前大量运行的是热中子堆，其中需要有慢化剂，通过它的原子与中子碰撞，将快中子慢化为热中子。
慢化剂目前用的是水、重水或石墨。
堆内还有载出热量的冷却剂，目前冷却剂有水、重水和氦等。
根据慢化剂和冷却剂和燃料不同，热中子堆可分为轻水堆（用轻水作慢化剂和冷却剂稍加浓铀作燃料）、重水堆（用重水作慢化剂和冷却剂稍加浓铀作燃料）和石墨水冷堆（石墨慢化，轻水冷却，稍加浓铀），轻水堆又分压水堆和沸水堆。
压水堆电站以低浓铀作燃料，以在一回路中流动的高压不沸腾水作冷却剂兼慢化剂。
在压水堆中，核燃料被制成燃料棒，集束组合成燃料元件，紧密排列成堆芯。
运行时，裂变放出的中子飞入慢化剂（水）减速为热中子，再飞回核燃料内引起裂变。
冷却剂（水吸收核裂变释放的能量，沿一回路流出堆外，在蒸汽发生器中把能量传给二回路水，使其变成高温高压蒸汽，推动汽轮发电机发电。
反应速度由控制棒控制，它由能强烈吸收中子的材料如镉和硼做成，通过调节控制棒插入堆芯的深度实施控制。
热中反应堆是一种安全、干净都达到要求的经济能源，在目前以及今后一段时间内它将是发展核电的主要堆型。
然而，热中子反应堆所利用的燃料铀235，在自然界存在的铀中只占0.7%，而占天然铀99.3%的另一种同位素铀238却不能在热中子的作用下发生裂变，不能被热中子堆所利用。
自然界中的铀储量是有限的，如果只能利用铀235，再有30年同样会面临铀235匮缺的危险。
因此人们把取得丰富核能的长远希望，寄托在能够利用铀235以外的可裂变燃料上。
于是，快中子增殖反应堆便应运而生。
如果核裂变时产生的快中子，不像轻水堆时那样予以减速，当它轰击铀238时，铀238便会以一定比例吸收这种快中子，变为钚239。
铀235通过吸收一个速度较慢的热中子发生裂变，而钚239可以吸收一个快中子而裂变。
钚239是比铀235更好的核燃料。
由铀238先变为钚，再由钚进行裂变，裂变释出的能量变成热，运到外部后加以利用，这便是快中子增殖堆的工作过程。
在快中子增殖堆内，每个铀235核裂变所产生的快中子，可以使12至16个铀238变成钚239。
尽管它一边在消耗核燃料环239，但一边又在产生核燃料钚239，生产的比消耗的还要多，具有核燃料的增殖作用，所以这种反应堆也就被叫做快中子增殖堆，简称快堆。
快堆使用直径约1米的由核燃料组成的堆芯，铀238包围着堆芯的四周，构成增殖层，铀238转变成钚239的过程主要在增殖层中进行。
堆芯和增殖层都浸泡在液态的金属钠中。
因为快堆中核裂变反应十分剧烈，必须使用导热能力很强的液体把堆芯产生的大量热带走，同时这种热也就是用作发电的能源。
钠导热性好而且不容易减慢中子速度，不会妨碍快堆中链式反应的进行，所以是理想的冷却液体。
反应堆中使用吸收中子能力很强的控制棒，靠它插入堆芯的程度改变堆内中子数量，以调节反应堆的功率。
为了使放射性的堆芯同发电部分隔离开，钠冷却系统也分一次回路和二次回路。
一次回路直接同堆芯接触，通过热交换器把热传给二次回路。
二次回路的钠用以使锅炉加热，产生483℃左右的蒸气，用以驱动汽轮机发电。
快中子增殖堆几
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