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涨知识!核电站有哪几种类型?核电真的安全吗?

日期:2024-06-03    来源:国际能源网微信公众号

国际电力网

2024
06/03
09:20
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关键词: 核电站 核电行业 核电系统

能源革命是推动人类社会向前发展的重要动力。核能的利用,是实现我国社会和经济可持续发展的必然选择。不久前,中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告2024》蓝皮书显示,截至目前,我国在建核电机组26台,总装机容量3030万千瓦,在建数量和装机容量均保持世界第一。

核电是一种清洁能源,相较于传统化石燃料发电站,核电站排放量低,不会产生温室气体和大气污染物,在世界范围内被广泛应用。那么,对于核电站你了解多少呢?

什么是核电站

核电站也称核电厂,是利用核裂变反应所释放的的能量产生电能的发电厂。在核裂变过程中,中子撞击铀原子核,发生受控的链式反应,产生热能,生成蒸汽,从而推动汽轮机运转,产生电力。

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核电站一般分为两部分:利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统),使用的燃料一般是低浓度的二氧化铀,浓度约为2%。现在使用最普遍的核电站为压水式反应器核电站。

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核电站关键设备

核电站由核岛、常规岛、核电站配套设施、核电站的安全防护措施组成。核电站的关键设备除了核反应堆外,还有许多与之配合的重要设备。它们包括主泵,稳压器,蒸汽发生器,安全壳,汽轮发电机等。

01主泵

如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话,那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内,然后流过蒸汽发生器,以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。

02稳压器

又称压力平衡器,是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时,起保持压力的作用;在发生事故时,提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统,当反应堆里压力过高时,喷洒冷水降压;当堆内压力太低时,加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。

03蒸汽发生器

它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水,并使之变成蒸汽,再通入汽轮发电机的汽缸作功。

04安全壳

安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器,用来确保放射性物质不向外泄露抵御来白外部的力里冲击、撞击。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时,安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。

05汽轮机

核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异,所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低,所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。

06控制棒

采用中子强吸收材料、用来控制反应堆核反应的可移动部件。通过调节其插入堆芯的深度,可简便、快捷地实施启动、停推和调节功率。

07反压堆压力容器

安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器,也称反应堆压力壳。核电站所用的反应堆主要有轻水堆(压水堆及沸水堆)、重水堆、气冷堆及快堆等。由于压力容器包容了反应堆的活性区和其他必要设备,其结构形式随不同堆型而异。

08应急柴油发电机组

核电厂应急柴油发电机安装在安全壳外的柴油发电机房内,其功能主要是在规定的环境条件和地震载荷下,核电厂事故期间和事故后为各类应急设备提供相应的电力,确保核电厂反应推安全地关闭排出余热。

09堆芯

正如火电厂的锅炉一样,堆芯是核电厂的心脏,位于压力容器中间,它是由核燃料组件有序排列而成的,是产生能里的场所。

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核电站类型

核电站按照反应堆形式的不同可分为:气冷堆型核电站、改进型气冷堆型核电站、轻水堆型核电站、重水堆型核电站、快中子增殖型核电站。

01气冷堆型核电站

反应堆采用天然铀作燃料,用石墨作慢化剂,用二氧化碳或氦作冷却剂。此种反应堆由于一次装入燃料多,因此体积大,造价高。英国和法国曾采用此种堆型。

02改进型气冷堆型核电站

反应堆所用慢化剂和冷却剂与上述气冷堆型相同,只是燃料采用2.5%~3%的低浓缩铀,因此一次装入的燃料只有天然铀的1/5~1/4(按质量计),从而反应堆体积大大缩小,更换燃料也较简单,并可在较高温度下运行,热效率较高。

03轻水堆型核电站

反应堆采用2%~3%低浓缩铀作燃料,用水作慢化剂和冷却剂。此种反应堆的体积小,造价低,技术也较容易掌握,世界上85%以上的核电站均采用此种堆型,中国绝大多数采用此种堆型。

04沸水堆型核电站

水在反应堆内受热变为蒸汽,直接用来推动汽轮机、带动发电机发电。沸水堆型的回路设备少,且几乎不会发生失水事故,较之压水堆型更为经济,更能适应外界负荷变化的需要。

05压水堆型核电站

这种核电站中的水在反应堆内不沸腾。它有两个回路,其中一回路的水流经反应堆,将堆内的热量带往蒸气发生器,与通过蒸气发生器的二回路中的水交换热能,使二回路中的水加热为高压蒸气,推动汽轮机运转,带动发电机发电。

06重水堆型核电站

反应堆以重水(含氘)作慢化剂和冷却剂,用天然铀作燃料。此种反应堆的燃料成本较低,但重水较贵。

07快中子增殖型核电站

反应堆不用慢化剂。反应堆内绝大部分是快中子,容易被反应堆周围的铀238所吸收,使铀238变为可裂变的钚239。此种反应堆可在10年左右使核燃料钚239比初装入量增殖20%以上,但其初期投资费用高。

核废料

核废料泛指在核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料,也专指核反应堆用过的乏燃料。

通常所说的核废料包括中低放射性核废料和高放射性核废料两类,前者主要指核电站在发电过程中产生的具有放射性的废液、废物,占到了所有核废料的99%, 后者则是指从核电站反应堆芯中换出来的燃烧后的核燃料,因为其具有高度放射性 ,俗称为高放废料。

目前,如何处理核废料仍然是核工业面临的一个悬而未解的难题。安全、永久地处理核废料有两个必需条件:一是把核废料封起来。需要安全永久地将核废料封闭在一个容器里,并保证数万年内不泄露出放射性。但是目前还没有任何材料可以承受的住数万年的辐射攻击。二是封起来之后要放到安全地方。这个地点要求物理环境特别稳定,长久地不受水和空气的侵蚀,并能经受住地震、火山、爆炸的冲击。所以,目前没有彻底安全的核废料处理方法,所以只能埋了。但核废料的埋葬,漫长而昂贵。希望在不久的将来会有新的技术可以处理这些废料。


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核安全

有人认为核电站的安全性不高、核废物会危害健康、放射性物质泄漏会危害住在核电站附近的居民等。那么,核电站的安全性真的不高吗?

核电站产生的具有放射性的废料,都会根据其化学性质、物理性质和放射性水平的不同,被送往后处理厂进行严格处理,处理厂对核废料中的有用部分进行分离并回收利用,剩余不能被回收的废料则会经过固化处理后被深埋于地下,一段时间后,这些废料中的放射性物质就会衰变成对人体无害的物质。

此外,为防止放射性物质泄漏到环境中,核电站设置了四道屏障,从物理上限制放射性泄漏,并设置了五道防线,从规程上控制放射性物质的危害。核电站的选址、设计、建造、运行等所有阶段,都制定了安全标淮和规定,其主要目标就是保护工作人员、周围居民及周围环境。正常运行的核电站是不会发生泄露的。

并且,我国制定了《中华人民共和国放射性污染防治法》和《国家核应急预案》,建立了环境放射性污染监测和预警体系,拥有完善的核应急组织、核事故应急响应机制、人员放射性照射防护技术、各种应急处置队伍等。

由此可见,中国的核电站在辐射方面是处于安全状态的,不会对人们的日常生活造成影响。


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