1.什么是核电站?
核电站就是利用核能来大规模生产电力的发电站。核反应堆是核电站的核心之一,链式裂变反应就在其中进行。核电站与我们常见的火力发电厂一样,都是用蒸汽推动汽轮机做功,带动发电机发电,这是民用核能的主要方式。
2.什么是核反应堆?
核反应堆在核电站中扮演的角色与锅炉在火电站中扮演的角色相同,都是热量输出源,负责把水加热;不同的是锅炉烧煤产热,核反应堆则通过核燃料的链式裂变反应产热,需要将一定富集度的核燃料填装进核反应堆堆芯,作为其“燃烧的燃料”。核反应堆的类型丰富,常见的有压水堆,重水堆,高温气冷堆,快堆等不同的堆型。目前国内核电站应用的主要堆型是压水堆。
3.压水堆核电站如何发电?
压水堆通过链式裂变反应产热,通过燃料芯块和包壳将热量传给一回路冷却水,加热冷却水;被加热的冷却水通过热交换器(蒸汽发生器)将热量传递给二回路水,加热二回路水并使二回路水沸腾,产生饱和蒸汽,进而推动汽轮机转动,最终带动发电机进行发电,这就是压水堆核电站的发电原理。
4.压水堆核电站有几道安全屏障?
上世纪八十年代设计和建造的压水堆核电站吸取了前苏联切尔诺贝利和美国三里岛事故的经验教训,在核燃料和环境外部空气之间共设置了四道屏障。
(1)第一道屏障:燃料芯块。放在氧化铀陶瓷芯块中,使绝大部分裂变产物和气体产物保存在芯块内。
(2)第二道屏障:燃料包壳。燃料芯块密封在锆合金制造的包壳中,构成核燃料芯棒,锆合金具有足够的强度且在正常运行温度下不与水发生反应。
(3)第三道屏障:压力容器和管道构成反应堆冷却剂系统。将核燃料芯棒封闭在厚度20cm以上的钢质耐高压系统中,避免放射性物质泄漏到反应堆厂房内。
(4)第四道屏障:反应堆安全壳。用预应力钢筋混凝土构筑而成,壁厚近100cm,内表面加有钢衬,抗御来自内部或外界的飞出物,防止放射性物质进入环境。
同时,核电厂还配置了外设安全系统,包括:①隔离系统:用来将反应堆厂房隔离开来,主要有自动关闭穿过厂房的各条运行管道的阀门,收集厂房内泄漏物质,将其过滤后再排出厂外;②注水系统:在反应堆可能失水时,向堆芯注水,以冷却燃料组件,避免包壳破裂,注入水中含有硼,用以制止核链式反应。注水系统使用压力氮气,在无电源和无人操作情况下可自动注水;③安全壳通风和喷淋系统。用来冷却厂房以降低厂房的压力。在厂房压力上升时先启动空气冷却(风机—换热器)的事故冷却器;再进一步,可以启动厂房喷淋系统,将冷水或含硼水喷入厂房,以降热和降压。
以上所有安全保护系统均采用独立设备和冗余布置,均备有事故电源,安全系统可以抗地震和在有蒸汽及放射性物质的恶劣环境中运行。因此,我们无需谈核色变,只要合理利用,核电将会造福人类。