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1717 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。
目前按國家環保總局提供的國家標準,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。
八、核電是經濟的能源
煤、石油、天然氣是重要的化工原料,用作燃燒非常可惜。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%;用水作慢化劑,水不會燃 燒。 控制棒只需 2 秒左右便可 完全降至堆芯,達到停堆作用。 安全殼屏障確保輻射不會 外泄。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,據國家環保總局統計,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。