1.什么是核電站?
核電站就是利用核能來大規(guī)模生產(chǎn)電力的發(fā)電站。核反應(yīng)堆是核電站的核心之一,鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。核電站與我們常見的火力發(fā)電廠一樣,都是用蒸汽推動汽輪機做功,帶動發(fā)電機發(fā)電,這是民用核能的主要方式。
2.什么是核反應(yīng)堆?
核反應(yīng)堆在核電站中扮演的角色與鍋爐在火電站中扮演的角色相同,都是熱量輸出源,負(fù)責(zé)把水加熱;不同的是鍋爐燒煤產(chǎn)熱,核反應(yīng)堆則通過核燃料的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)產(chǎn)熱,需要將一定富集度的核燃料填裝進(jìn)核反應(yīng)堆堆芯,作為其“燃燒的燃料”。核反應(yīng)堆的類型豐富,常見的有壓水堆,重水堆,高溫氣冷堆,快堆等不同的堆型。目前國內(nèi)核電站應(yīng)用的主要堆型是壓水堆。
3.壓水堆核電站如何發(fā)電?
壓水堆通過鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)產(chǎn)熱,通過燃料芯塊和包殼將熱量傳給一回路冷卻水,加熱冷卻水;被加熱的冷卻水通過熱交換器(蒸汽發(fā)生器)將熱量傳遞給二回路水,加熱二回路水并使二回路水沸騰,產(chǎn)生飽和蒸汽,進(jìn)而推動汽輪機轉(zhuǎn)動,最終帶動發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電,這就是壓水堆核電站的發(fā)電原理。
4.壓水堆核電站有幾道安全屏障?
上世紀(jì)八十年代設(shè)計和建造的壓水堆核電站吸取了前蘇聯(lián)切爾諾貝利和美國三里島事故的經(jīng)驗教訓(xùn),在核燃料和環(huán)境外部空氣之間共設(shè)置了四道屏障。
(1)第一道屏障:燃料芯塊。放在氧化鈾陶瓷芯塊中,使絕大部分裂變產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物保存在芯塊內(nèi)。
(2)第二道屏障:燃料包殼。燃料芯塊密封在鋯合金制造的包殼中,構(gòu)成核燃料芯棒,鋯合金具有足夠的強度且在正常運行溫度下不與水發(fā)生反應(yīng)。
(3)第三道屏障:壓力容器和管道構(gòu)成反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)。將核燃料芯棒封閉在厚度20cm以上的鋼質(zhì)耐高壓系統(tǒng)中,避免放射性物質(zhì)泄漏到反應(yīng)堆廠房內(nèi)。
(4)第四道屏障:反應(yīng)堆安全殼。用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)筑而成,壁厚近100cm,內(nèi)表面加有鋼襯,抗御來自內(nèi)部或外界的飛出物,防止放射性物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境。
同時,核電廠還配置了外設(shè)安全系統(tǒng),包括:①隔離系統(tǒng):用來將反應(yīng)堆廠房隔離開來,主要有自動關(guān)閉穿過廠房的各條運行管道的閥門,收集廠房內(nèi)泄漏物質(zhì),將其過濾后再排出廠外;②注水系統(tǒng):在反應(yīng)堆可能失水時,向堆芯注水,以冷卻燃料組件,避免包殼破裂,注入水中含有硼,用以制止核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。注水系統(tǒng)使用壓力氮氣,在無電源和無人操作情況下可自動注水;③安全殼通風(fēng)和噴淋系統(tǒng)。用來冷卻廠房以降低廠房的壓力。在廠房壓力上升時先啟動空氣冷卻(風(fēng)機—換熱器)的事故冷卻器;再進(jìn)一步,可以啟動廠房噴淋系統(tǒng),將冷水或含硼水噴入廠房,以降熱和降壓。
以上所有安全保護(hù)系統(tǒng)均采用獨立設(shè)備和冗余布置,均備有事故電源,安全系統(tǒng)可以抗地震和在有蒸汽及放射性物質(zhì)的惡劣環(huán)境中運行。因此,我們無需談核色變,只要合理利用,核電將會造福人類。