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      1. 核電科普

        發布時間:2013年06月28日 來源:廣西疾控放射防護所 閱讀次數:

        一、什么是核電站?

        核電站是利用在動力反應堆中進行的核裂變反應所產生的熱能來發電的動力設施。目前世界上核電站采用的反應堆有壓水堆、沸水堆、重水堆、快堆以及高溫氣冷堆等,但比較廣泛使用的是壓水反應堆,約占核電總裝機容量的70%。壓水反應堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑,它是從軍用堆基礎上發展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型。

        二、什么是核能與核裂變?

        世界上一切物質都由原子構成。原子由帶正電的原子核和圍繞它高速旋轉的帶負電的電子構成,原子核由質子和中子構成。

        鏈式核裂變反應 中子撞擊原子核引起原子核裂變,裂變的過程釋放出能量,同時又產生了新的中子。新產生的中子引起新的原子核裂變,裂變反應連續不斷地進行下去,同時不斷產生能量。這個過程就是鏈式核裂變反應。

        核能 鈾-235原子核在中子的轟擊下可以發生核裂變并同時放出能量,此外,鈾-233、钚-239等也能產生核裂變反應,核裂變反應放出的能量就是核能。

        三、壓水堆核電站的發電原理

        核燃料在反應堆內發生裂變而產生大量熱能,再被高壓水把熱能帶出,在蒸汽發生器內產生蒸汽,蒸汽推動汽輪機帶動發電機發電。

        一回路 反應堆堆芯因核燃料裂變產生巨大的熱能,由主泵泵入堆芯的水被加熱成327度、155個大氣壓的高溫高壓水,高溫高壓水流經蒸汽發生器內的傳熱U型管,通過管壁將熱能傳遞給U型管外的二回路冷卻水,釋放熱量后又被主泵送回堆芯重新加熱再進入蒸汽發生器。水這樣不斷的在密閉的回路內循環,被稱為一回路。

        二回路 蒸汽發生器U型管外的二回路水受熱從而變成蒸汽,推動汽輪發電機做功,把熱能轉化為電力;做完功后的蒸汽進入冷凝器冷卻,凝結成水返回蒸汽發生器,重新加熱成蒸汽。這樣的汽水循環過程,被稱為二回路

        三回路 三回路使用海水或淡水,它的作用是在冷凝器中冷卻二回路的蒸汽使之變回冷凝水。

        四、什么是核燃料?

        核燃料是可在核反應堆中通過核裂變產生核能的材料,是鈾礦石經過開采、初加工、鈾轉化、鈾濃縮,進而加工成核燃料元件。

        壓水堆核電站用的是濃度為3%左右的核燃料(鈾-235)。大亞灣核電站的核反應堆內有157個核燃料組件,每個組件由17×17根燃料棒組成。燃料棒由燒結二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構成。一個燃料組件中有一束控制棒,控制核裂變反應。

        五、壓水堆核電站的三道安全保護屏障

        為保障公眾和環境不受核電站放射性物質的傷害和污染,壓水式反應堆設置了三道安全保護屏障,只要其中有一道屏障是完整的,放射性物質就不會泄漏到廠房以外。全世界的壓水式反應堆均有良好的安全紀錄。

        第一道屏障——燃料芯塊和包殼

        燃料芯塊是燒結的二氧化鈾陶瓷基體,核裂變產生的放射性物質98%以上滯留于燃料芯塊中,不會釋放出來。燃料芯塊密封在鋯合金包殼內,可有效防止裂變產物及放射性物質進入一回路水中。

        第二道屏障——堅固的壓力容器和密閉的一回路系統

        反應堆堆芯被密封在20厘米厚的鋼質壓力容器內,壓力容器和整個一回路循環系統的管道和部件是能承受高溫高壓的密封體系,可防止放射性物質泄漏到反應堆廠房中。

        第三道屏障——安全殼

        安全殼是由鋼筋混凝土澆筑而成,殼壁厚90厘米,內襯6毫米的鋼板,在建造時運用了預應力張拉技術,提高了混凝土墻的強度,可以承受5個大氣壓的壓力,確保在所有事故情況下都可以防止放射性物質進入自然界。

        目前按國家環??偩痔峁┑膰覙藴?,正常的輻射劑量0.25mSv/年.人

        大亞灣核電站經過超過十年的運行,核電站周邊地區輻射測量結果0.01mSv/年.人

        而人到醫院看病需要照X光透視一次的輻射劑量是0.02mSv/次.人

        如果人們乘飛機從北京-歐洲往返一次的輻射劑量是0.04mSv/次.人

        由于壓水堆核電站有了三道屏障,核電站運行對周圍居民的輻射影響,遠遠低于天然輻射。

        六、壓水式核反應堆與原子彈的區別

        原子彈由濃度為90%以上的鈾-235或钚-239和復雜精密的引爆裝置構成。引爆裝置使烈性炸藥爆炸,將高濃度的鈾-235或钚-239迅猛壓緊,使它瞬間形成劇烈的、不受控制的鏈式裂變反應,巨大的能量在瞬間釋放出來,發生核爆炸。

        壓水式核反應堆內鈾-235的濃度只有3%左右,且分散布置,在任何情況下都不可能緊聚在一起發生核爆炸,而且反應堆還有多重安全保護系統,確保它不會失控。

        七、壓水堆核電站不會發生切爾諾貝利核電站那樣的事故!

        1986年4月26日,前蘇聯切爾諾貝利核電站因人為的連續違反操作規程而導致事故發生,大量放射性物質因沒有安全殼的包容直接向外泄漏,造成環境嚴重污染。

        這樣的事故不會在壓水堆核電站中發生,因為兩者是截然不同的核電站。

        切爾諾貝利核電站

        壓水堆核電站

        采用壓力管式石墨慢化沸水反應堆,在低功率水平呈不穩定狀態。

        采用壓水式反應堆,在任何功率下保持穩定運行。

        用石墨作慢化劑,石墨容易燃燒。

        用水作慢化劑,水不會燃燒。

        控制棒需15秒才能完全下降至堆芯,發揮停堆功能。

        控制棒只需2秒左右便可完全降至堆芯,達到停堆作用。

        缺乏安全殼屏障,輻射容易外泄。

        安全殼屏障確保輻射不會外泄。

        八、核電是經濟的能源

        煤、石油、天然氣是重要的化工原料,用作燃燒非??上?。1千克鈾-235裂變釋放的能量相當于2700噸標準煤燃燒釋放的能量。一座100萬千瓦的火電站一年燃燒標準煤約230萬噸,而一座100萬千瓦的核電站一年消耗核燃料約30噸。

        從20世紀50年代以來,歐美等發達國家均建造了大量核電站,其中法國核電站的發電量已占該國總發電量的85%,在這些國家,核電的發電成本已經低于煤電。

        九、世界核電發展現狀

        核電自20世紀50年代中期問世以來,目前已取得長足的發展。根據國際原子能機構(IAEA)的統計,截止2005年9月底,全世界正在運行的核電機組443座(其中輕水堆核電站占80.5%,重水堆核電站占7.8%;而輕水堆中,壓水堆核電站占了60%),分布在31個國家或地區,年發電量占世界總量的16%;另外,正在建造的核電機組25座。

        目前,核電主要分布在北美(美國、加拿大)、東亞(日本、韓國)和歐洲(法國、英國、俄羅斯、德國)等,這8個國家的反應堆數量占全世界總和的74%,裝機容量則占79.5%。反應堆擁有量排名前三位的美國、法國、日本的反應堆總和占全世界的49.4%,裝機容量占56.9%。

        核電在世界能源結構中起著重要的作用,是優化國家或地區能源結構、提高能源安全性和經濟性的重要力量。

        十、發展核電是保障國家能源安全、調整國家能源結構的需要

        改革開放以來,我國電力工業從過去的嚴重缺電到目前裝機容量和發電量均居世界第二位,火電和水電的快速發展功不可沒。但是,我國一次能源的布局很不均衡,煤炭資源主要分布在北部,水能資源主要分布在中西部,而電力負荷中心主要在東南沿海。

        長期以來,以煤電為主的能源結構,“北煤南運”和“西電東送”的能源輸送走向,加劇了環境和運輸壓力;而已探明的水電資源即使全部開發出來,也難以滿足社會經濟發展的需要。因此,發展核電是優化我國能源結構、調整能源布局、保障我國能源安全、滿足社會經濟發展對能源需求的一種有效選擇。

        核電產業不僅僅指“核”,也不僅僅指“電”,而是指與核電站的系統設計、設備制造、施工建設、調試營運、核燃料供應等有關的產業鏈條中的主要環節組成的產業群。通過核電站的建設,能夠帶動相關產業的發展,促進國產化能力的提高,更重要的是通過核電設備的制造,使裝備制造業的技術水平有一個明顯提升,為國家的核能力奠定堅實的產業、技術、人才基礎。

        另外,據國家環??偩纸y計,目前我國因二氧化硫污染產生的酸雨危害面積已達到國土總面積的30%,全國年均降水PH值低于5.6的城市地區已占全國城市面積的70.6%,我國已成為世界三大酸雨區之一。環境污染必然造成高昂的經濟成本和環境成本,并對公眾健康產生較明顯的損害。

        因此,發展核電這種安全、經濟、可靠的清潔能源,是保持生態環境,實現經濟可持續發展的重要途徑。

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