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编号:12706205
核电解读(2)
http://www.100md.com 2011年5月15日 《百科知识》 2011年第10期
核电解读

     反应堆则是一种人工控制的自持链式反应装置。反应堆里装的是天然铀或低浓度铀(2%~5%),以致很难达到临界。反应堆里的核反应是一种平缓的核反应,不存在能使能量积聚到“爆炸”的紧箍器件或压力容器,当然也没有专门引爆的中子注入部件,因此完全不具备原子弹爆炸的基本条件。

    日本福岛第一核电站1号、3号机组相继发生的是氢气爆炸,事故的原因是反应堆堆芯产生的水蒸气外泄至容器外,在反应堆丧失冷却剂事故时,燃料棒未被冷却剂液体浸没而处于裸露状态,导致持续升温,直到温度超过核燃料管锆合金的熔点,以致发生堆芯熔化,于是高温锆合金包壳跟堆体里面存留的水发生剧烈化学反应,产生了氢气,氢气泄漏出堆体,积聚到厂房里面,和建筑物内的氧气发生剧烈反应,导致爆炸。爆炸摧毁了连接堆体的管道,管道里面有长期积累的放射性物质,结果造成了核污染。新一代的核电站及其安全性

    核电站发展至今,已历经四代。第一代核电站属于原型堆核电站,主要目的是为了通过实验示范形式来验证核电在工程实施上的可行性。
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    20世纪70年代,因石油涨价引发的能源危机促进了核电发展,目前世界上商业运行的400多台机组大部分在这段时期建成,被称为第二代核电机组。在美国三里岛核电站和前苏联切尔诺贝利核电站发生事故之后,各国对正在运行的核电站进行了不同程度的改进,安全性和经济性都有了不同程度的提高。不过,核电专家们仍对第二代核电站进行了反思,当时认为发生堆芯熔化和放射性物质大量往外释放这类严重事故的可能性很小,不必把预防和缓解严重事故的设施作为设计上必须的要求,因此,第二代核电站应对严重事故的措施比较薄弱。

    通过总结经验教训,美国、欧洲和国际原子能机构都出台了新规定,把预防和缓解严重事故作为设计上的必须要求,满足以上要求的核电站被称为第三代核电站。目前,世界上技术比较成熟、可以据此建造第三代核电机组的设计,主要有美国的AP1000(压水堆)和ABwR(沸水堆),以及欧洲的EPR(压水堆)等型号,它们发生严重事故的概率比第二代核电机组小100倍以上。美国、法国等国家已公开宣布,今后不再建造第二代核电机组,只建设第三代核电机组。
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    中国有13台第二代核电机组正在运行发电,未来重点放在建设第三代核电机组上。目前,中国第三代核电项目正在浙江三门和山东海阳进行建设,将有4套第三代APl000压水堆核电机组。预防和缓解堆芯熔化成为第三代核电站设计上的必须要求,而这一点也正是作为第二代核电站的福岛核电站近期事故中暴露出来的弱点。我国第三代核电站将装备有蓄水池,这样的“大水箱”在紧急情况下能释放出大量的水,从而达到降温等应急需求。

    第四代核能系统概念最先由美国能源部的核能、科学与技术办公室提出。2000年1月,美国能源部发起并约请阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非和英国等国家的政府代表开会,讨论开发新一代核能技术的国际合作问题,并发表了“九国联合声明”。随后,由美国、法国、日本、英国等核电发达国家组建了“第四代核能系统国际论坛”,拟于2~3年内定出相关目标和计划。这项计划总的目标是在2030年左右,向市场推出能够解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的第四代核能系统(Gen-IV)。第四代核能系统包括三种快中子反应堆系统和三种热中子反应堆系统:钠冷快堆系统,铅合金冷却快堆系统,气冷快堆系统,超高温堆系统,超临界水冷堆系统和熔盐堆系统。
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    核电站选址至关重要

    从核安全的角度来看,核电站选址最关键,必须考虑到公众和环境免受放射性事故所引起的过量辐射影响,同时要考虑到突发的自然事件或人为事件对核电站的影响,所以,核电站必须选在人口密度低,易隔离,与经济发达地区距离较远的地方。不仅该地没有断裂带通过,而且要求核电站数千米范围内没有活动断裂,周边100千米海域、50千米内陆,历史上没有发生过6级以上地震。对于日本来说,由于法国克律亚斯核电站的冷却塔采用了风力涡轮机,它还是世界上仅有的两座具有隔震系统的核电站之一。太平洋构造板块及其他几个板块的向西移动,导致其向亚洲板块之下俯冲,从而会在这一带引发大地震和火山活动。日本就处于四个地质板块的交界处,是俯冲带的边缘,也是全球构造运动最活跃的地区。专家早已警告过,日本福岛核电站选址和布局存在着令人提心吊胆的严重问题,结果不幸被言中了。

    由于核电站运行中产生了巨大热量,核电站的选址必须靠近水源,最好是靠海,这也是大型核电站都建在海边的一个重要原因,并且靠海还可以解决大件设备运输问题。万一发生危险,在平的海岸线和放射物均匀发散的情况下,污染陆地面积只是内陆核电站的一半。但是建在海边有利的同时也多出一个风险,就是海啸或者台风带来大浪的可能。通常会建设防波堤来抵御巨浪的冲击。但是防波堤只能抵御一定程度的冲击,如果是比较大的海啸的话,像日本这次17多米高的排山倒海般的海啸,防波堤则无能为力,不可避免地产生十分严重的后果。
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    内陆地区核电选址要更加慎重,因为内陆地区的水源全部为淡水,并且几乎所有的大江大河都直接向周边城市供应生活用水,在这种情况下建设核电站,一旦发生泄漏事故,后果不堪设想。

    “本质安全”才是真的安全

    核电安全一直是公众最关注的一个问题。这里要强调的是,必须通过科学技术进步,不断地提高和完善核电站的所谓“本质安全水平”,也就是不要靠人,因为人是最容易犯错误的,而是靠核电站本身的设计和设施来杜绝事故发生。

    核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则,从设备、措施上提供多等级的重叠保护,以确保核电站对功率能有效控制,对燃料组件能充分冷却,对放射性物质能杜绝泄漏。纵深防御原则一般包括五层防线。第一层防线:精心设计、制造、施工,确保核电站有精良的硬件环境。建立周密的程序,严格的制度,对核电站工作人员有高水平的教育和严格的培训,有完备的软件环境;第二层防线:加强运行管理和监督,及时正确处理异常情况,排除故障;第三层防线:在严重异常情况下反应堆正常的控制和保护系统动作,防止设备故障和人为差错造成事故;第四层防线:发生事故情况时,启用核电站安全系统包括各外设安全系统加强事故中的电站管理,防止事故扩大,保护反应堆厂房安全壳;第五层防线:万一发生事故并伴有放射性外泄,启用厂内外应急响应计划,减轻事故对周, http://www.100md.com(方锦清)
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