??????????? 能源是人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的保障性資源,同時能源問題也是世界性的問題。目前人類所使用的能源主要是化石能源,自19世紀70年代產(chǎn)業(yè)革命以來,化石燃料的消費量急劇保持增長,90%以上的世界經(jīng)濟活動所需的能源都依靠化石能源提供,由于大量消耗,這類資源正趨于枯竭;同時化石
??????? 燃料的大規(guī)模利用也帶來了嚴重的環(huán)境污染,導致了溫室效應(yīng)和全球氣候變暖等一系列環(huán)境問題。能源危機與環(huán)境危機日益緊迫,尋找新的清潔、安全、高效的能源是人類所面臨的共同任務(wù)。
??????? 現(xiàn)代社會中,除了煤炭、石油、天然氣、水力資源外,還有許多可利用的能源,如風能、太陽能、潮汐能、地熱能等等,但是由于技術(shù)問題和開發(fā)成本等因素,這些能源很難在近期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)利用;而核能是一種經(jīng)濟、安全、可靠、清潔的能源,同各種化石能源相比起來,核能對環(huán)境和人類健康的危害更小,這些明顯的優(yōu)勢使核能成為新世紀可以大規(guī)模使用的安全和經(jīng)濟的工業(yè)能源。從20世紀50年代以來,前蘇聯(lián)、美國、法國、德國、日本等發(fā)達國家建造了大量的核電站,由于核電具有巨大的發(fā)展?jié)撃芎蛷V闊的利用前景,和平發(fā)展利用核能將成為未來較長一段時期內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
??????? 一.?核電站的工作原理
??????? 核電站用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的核燃料在一種叫"反應(yīng)堆"的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能,再用處于高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動氣輪機帶著發(fā)電機一起旋轉(zhuǎn),就會產(chǎn)生電,這些電能通過電網(wǎng)送到四面八方。這就是最普通的壓水反應(yīng)堆核電站的工作原理。
??????? 核電站以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐,以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的"燃燒"產(chǎn)生熱量,使核能轉(zhuǎn)變成熱能來加熱水產(chǎn)生蒸汽。利用蒸汽通過管路進入汽輪機,推動汽輪發(fā)電機發(fā)電,使機械能轉(zhuǎn)變成電能。一般說來,核電站的汽輪發(fā)電機及電器設(shè)備與普通火電站大同小異,其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。
???????? 核反應(yīng)堆,又稱為原子反應(yīng)堆或反應(yīng)堆,是裝配了核燃料以實現(xiàn)大規(guī)模可控制裂變鏈式反應(yīng)的裝置。原子由原子核與核外電子組成。原子核由質(zhì)子與中子組成。當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時,一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質(zhì)量較小的原子核,同時放出2-3個中子。這裂變產(chǎn)生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核,引起新的裂變。如此持續(xù)進行就是裂變的鏈式反應(yīng)。鏈式反應(yīng)產(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量才能避免反應(yīng)堆因過熱燒毀。導出的熱量可以使水變成水蒸氣,推動氣輪機發(fā)電。由此可知,核反應(yīng)堆最基本的組成是裂變原子核+熱載體。但是只有這兩項是不能工作的。因為,高速中子會大量飛散,這就需要使中子減速增加與原子核碰撞的機會;核反應(yīng)堆要依人的意愿決定工作狀態(tài),這就要有控制設(shè)施;鈾及裂變產(chǎn)物都有強放射性,會對人造成傷害,因此必須有可靠的防護措施。綜上所述,核反應(yīng)堆的合理結(jié)構(gòu)應(yīng)該是:核燃料+慢化劑+熱載體+控制設(shè)施+防護裝置。
????????? 火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電,水力發(fā)電站利用水力發(fā)電,而核電站是利用原子核內(nèi)部蘊藏的能量產(chǎn)生電能的新型發(fā)電站。核電站大體可分為兩部分:一部分是利用核能產(chǎn)生蒸汽的核島,包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng);另一部分是利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島,包括汽輪發(fā)電機系統(tǒng)。
??????? 二.核電站的安全原則及選址原則
??????????? 安全保護系統(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)可以抗地展和在蒸汽- 空氣及放射性物質(zhì)的惡劣環(huán)境中運行。核電站運行人員須經(jīng)嚴格的技術(shù)和管理培訓,通過國家核安全局主持的資格考試,獲得國家核安全局頒發(fā)的運行值崗操作員或高級操作員執(zhí)照才能上崗,無照不得上崗。執(zhí)照在規(guī)定期內(nèi)有效, 過期后必須申請核發(fā)機關(guān)再次審查。
??????? 萬一發(fā)生了核外泄事故,應(yīng)啟動應(yīng)急計劃。應(yīng)急計劃的內(nèi)容主要包括:疏散人員,封閉核污染區(qū)(核反應(yīng)堆及核電站),清除核污染,以保證人身安全和環(huán)境清潔。
??????? 核電站的選址要求非常高,選址需非常慎重。根據(jù)國際上通行的關(guān)于核電站選址有經(jīng)濟、技術(shù)、安全、環(huán)境和社會四原則。
??????? 經(jīng)濟原則核電站能夠有足夠的資金來建設(shè)和運行,所服務(wù)的地區(qū)要有足夠的用電需求,所以核電站常常選址經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)。
??????? 后面三個原則有著密切的相互聯(lián)系。核電站必須建在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的相對偏遠地區(qū),50公里以內(nèi)不能有大中型城市。要求廠址深部必須沒有斷裂帶通過,而且要求核電站數(shù)千米范圍內(nèi)沒有活動斷裂,廠址100千米海域、50千米內(nèi)陸,歷史上沒有發(fā)生過6級以上地震,廠址區(qū)600年來也沒有發(fā)生6級地震的構(gòu)造背景。從核安全的角度來看,核電站選址必須考慮到公眾和環(huán)境免受放射性事故釋放所引起的過量輻射影響,同時要考慮到突發(fā)的自然事件或人為事件對核電廠的影響,所以,核電站必須選在人口密度低,易隔離的地區(qū)。