核能發(fā)電技術(shù)

核能發(fā)電技術(shù)核能原子核能是原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時釋放出的能量，習(xí)慣上稱作核能或原子能。原子核的變化過程有兩種：一種是自發(fā)的變化過程，叫放射性銳變。地球上由放射性銳變釋放的原子核能在地球內(nèi)部可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈責(zé)帷Ａ硪环N是人工制造的變化過程，叫核反應(yīng)。歷史核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關(guān)。動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要。1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機容量為5兆瓦(電)的奧布寧斯克核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年，有5個國家建成20座核電站，裝機容量1279兆瓦（電）。由于核濃縮技術(shù)的發(fā)展，到1966年，核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本。核能發(fā)電真正邁入實用階段。1978年全世界22個國家和地區(qū)正在運行的30兆瓦（電）以上的核電站反應(yīng)堆已達200多座,總裝機容量已達107776兆瓦（電）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進展更快。到1991年，全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機組為423套，總?cè)萘繛?.275億千瓦，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16%。中國大陸的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設(shè)計建造的30萬千瓦（電）秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網(wǎng)發(fā)電。核電站核電站是利用原子核裂變反應(yīng)放出的核能來發(fā)電的裝置。核電站主要由兩部分組成。一部分是反應(yīng)裝置及冷卻裝置，其核心為一個反應(yīng)堆，是維持和控制核裂變反應(yīng)的裝置，在內(nèi)部實現(xiàn)核能轉(zhuǎn)換為為熱能。釋放出的熱能由一回路系統(tǒng)冷卻劑帶出，用以產(chǎn)生蒸汽。整個閉路系統(tǒng)被稱為核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，也叫核島，相當(dāng)于常規(guī)火電廠的鍋爐系統(tǒng)。另一部分由蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機組進行發(fā)電的二回系統(tǒng)，與常規(guī)火電廠的汽輪機發(fā)電機系統(tǒng)基本相同，也稱作常規(guī)島。

大亞灣核電站

奧布靈斯克核電站

蘇聯(lián)的核能燈塔

秦山核電站核能的價值1千克鈾235的原子核所釋放出來的熱量，大約相當(dāng)于2800噸（2800000千克）標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時所放出的熱量。建造一座發(fā)電量為100萬千瓦的電站，如果是核電站，每年需要補充的核燃料為30噸，六輛解放牌載重汽車就可運進。如果是燒煤的火力電站，每年要消耗300多萬噸煤。運輸這些煤炭，平均每天要開三列火車，每列火車掛40節(jié)車皮；或是每天要開一艘萬噸級的輪船。核電廠每年要用掉80噸的核燃料，只要2支標(biāo)準(zhǔn)貨柜就可以運載。如果換成燃煤，需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當(dāng)于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來，剛好接近全臺灣692萬戶的瓦斯用量。核反應(yīng)堆（核）反應(yīng)堆(nuclear)reactor能維持可控自持鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)的裝置。指任何含有其核燃料按此種方式布置的結(jié)構(gòu)，使得在無需補加中子源的條件下能在其中發(fā)生自持鏈?zhǔn)胶肆炎冞^程。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)?？煽刂屏炎冩?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。注釋：更廣泛的意義上講，反應(yīng)堆這一術(shù)語應(yīng)覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆，但一般情況下僅指裂變堆。原理核反應(yīng)堆是核電站的心臟，它的工作原理是這樣的：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(dāng)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?zhǔn)椒磻?yīng)。鏈?zhǔn)椒磻?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(dǎo)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。還需要說明的是，鈾礦石不能直接做核燃料。鈾礦石要經(jīng)過精選、碾碎、酸浸、濃縮等程序，制成有一定鈾含量、一定幾何形狀的鈾棒才能參與反應(yīng)堆工作。類型根據(jù)用途，核反應(yīng)堆可以分為以下幾種類型：①將中子束用于實驗或利用中子束的核反應(yīng)，包括研究堆、材料實驗等。②生產(chǎn)放射性同位素的核反應(yīng)堆。③生產(chǎn)核裂變物質(zhì)的核反應(yīng)堆，稱為生產(chǎn)堆。④提供取暖、海水淡化、化工等用的熱量的核反應(yīng)堆，比如多目的堆。⑤為發(fā)電而發(fā)生熱量的核反應(yīng)，稱為發(fā)電堆。⑥用于推進船舶、飛機、火箭等到的核反應(yīng)堆，稱為推進堆。另外，核反應(yīng)堆根據(jù)燃料類型分為天然氣鈾堆、濃縮鈾堆、釷堆；根據(jù)中子能量分為快中子堆和熱中子堆；根據(jù)冷卻劑(載熱劑)材料分為水冷堆、氣冷堆、有機液冷堆、液態(tài)金屬冷堆；根據(jù)慢化劑(減速劑)分為石墨堆、重水堆、壓水堆、沸水堆、有機堆、熔鹽堆、鈹堆；根據(jù)中子通量分為高通量堆和一般能量堆；根據(jù)熱工狀態(tài)分為沸騰堆、非沸騰堆、壓水堆；根據(jù)運行方式分為脈沖堆和穩(wěn)態(tài)堆，等等。核反應(yīng)堆概念上可有900多種設(shè)計，但現(xiàn)實上非常有限。我國核能發(fā)展趨勢中國核電從1985年開始起步，在1985年到目前的23年間，一共建設(shè)了11臺核電機組，總裝機容量為910萬千瓦。核電基地分布在沿海的浙江、廣東、江蘇三個省，包括秦山一期、秦山二期、秦山三期、大亞灣、嶺澳一期、田灣等項目，核電技術(shù)包括法國技術(shù)、加拿大技術(shù)、俄羅斯技術(shù)，這些技術(shù)引進后都進行了不斷的改進和發(fā)展，當(dāng)然，也有完全依靠我們自己發(fā)展的核電技術(shù)，比如秦山一期項目。從上世紀(jì)80年代起，經(jīng)過起步和小批量兩個階段的建設(shè)，我國目前形成了浙江秦山、廣東大亞灣和江蘇田灣三個核電基地。截至到2004年9月，我國共有9臺核電機組投入運行，裝機容量達到700萬千瓦。2003年底，我國核電裝機容量和核發(fā)電總量，分別占我國電力總裝機容量和發(fā)電量的1.7%和2.3%。在浙江、廣東兩省，2003年核發(fā)電量均超過本省總發(fā)電量的13%，核電成為當(dāng)?shù)仉娏?yīng)的重要支柱。與此同時，通過引進與自主研發(fā)，我國在核電站維護運營及設(shè)計方面都有了很大的的進步：秦山一期核電站已經(jīng)安全運行13年，在2003年結(jié)束的第七個燃料循環(huán)中創(chuàng)造了連續(xù)安全運行443天的國內(nèi)核電站最好成績，2003年世界核電運營者協(xié)會（WANO）九項性能指標(biāo)中，秦山核電站有六項指標(biāo)達到中值水平，其中三項指標(biāo)達到世界先進水平。秦山二期國產(chǎn)化核電站全面建成投產(chǎn)，實現(xiàn)了我國自主建設(shè)商用核電站的重大跨越，比投資1330美元/千瓦，國產(chǎn)化率55%，經(jīng)受住了初步運行考驗，表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。秦山三期重水堆核電站提前建成投產(chǎn)，實現(xiàn)了核電工程管理與國際接軌，創(chuàng)造了國際同類型核電站的多項紀(jì)錄。廣東大亞灣核電站投運10年來，保持安全穩(wěn)定運行，部分運行指標(biāo)達到國際先進水平，取得了較好的經(jīng)濟效益。廣東嶺澳核電站也已經(jīng)全面建成投產(chǎn)并取得良好的運行業(yè)績。江蘇田灣核電站1號機組正在調(diào)試過程中。此外，我國出口巴基斯坦的恰?，敽穗娬?000年6月并網(wǎng)發(fā)電，2003年負(fù)荷因子達到85%。在西方發(fā)達國家如法國，核電已經(jīng)占到發(fā)電量的很大一部分，而我國還有較大差距。要趕上世界先進國家的技術(shù)水平，我們還有很長的路要走?，F(xiàn)在國際上已經(jīng)有成熟的三代核電機組運行，四代機組已經(jīng)有研究成果，而我國目前機組多為二代水平，三四代機組的自主研發(fā)刻不容緩。目前我國在建的核電項目大多為國外引進，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的還很少。

中國目前正處在社會的轉(zhuǎn)型期，經(jīng)濟發(fā)展迅猛，未來對能源的需求會越來越大，發(fā)展核電是關(guān)系到國計民生的大事。在國家的大力支持下，中國核電事業(yè)的未來一定充滿曙光。核電站安全知識核電站事故后防輻射措施1.遠(yuǎn)離放射源。遠(yuǎn)離放射源是最好的防護辦法。公眾應(yīng)迅速采取必要的自我防護措施，例如可以選用就近的建筑物，關(guān)閉門窗，并根據(jù)地方政府的安排實施有序撤離。核事故發(fā)生時，切忌不能迎著風(fēng)跑，應(yīng)盡量往風(fēng)向的側(cè)面躲。

2.放射性的粉塵和水蒸氣在大氣中隨著氣流傳播，可以到達很遠(yuǎn)的地方，尤其是進入平流層。當(dāng)年切爾諾貝利的放射性云層傳播到了瑞典，最遠(yuǎn)達到了2000公里。粉塵和水蒸氣劑量不會致命，但是會誘發(fā)癌癥，基因變異，生殖畸形等問題。

3.放射性粉塵和水蒸氣落到地面，通常是夾在雨水之中。所以，在下雨天，絕對不要淋雨，盡量避免直接沾染雨水。并且要密切注意新聞，包括核污染方面的新聞及天氣預(yù)報。

4.盡量避免裸露的身體表面直接接觸放射性粉塵和水蒸氣，尤其是口腔和嘴巴。在放射性塵土和水蒸氣污染期間，多穿衣服出門，戴口罩、帽子、手套，盡量減少裸露身體表面。若懷疑身體表面有放射性污染，采用洗澡和更換衣服的方法減少放射性污染。

5.核輻射突發(fā)事件發(fā)生后，人有可能攝入放射性碘，并集中在甲狀腺內(nèi)，使器官受到較大劑量照射。服用穩(wěn)定性碘片，能阻斷90%放射性碘在甲狀腺內(nèi)沉積。但是，碘片的服用要根據(jù)政府的指示，只有政府在評估事故狀態(tài)以后才能決定是否需要服用碘片。不能僅憑個人主觀臆斷或恐懼而擅自服用。此外，食物與水，要確定無污染才能攝入。

6.出現(xiàn)核輻射事故時，要注意心態(tài)平穩(wěn)，千萬不要惶恐不安。公眾必須盡可能獲取可信的突發(fā)事件信息，了解政府部門的決定、通知。應(yīng)通過各種手段保持與地方政府信息溝通，切不可輕信謠言與小道消息。

7.污染期結(jié)束后，做一個放射性檢查。知識問答1.穿白衣戴口罩喝板藍根用茶油吃碘片能防輻射嗎？穿白衣完全沒有意義，戴口罩可能能夠阻止部分放射性微粒進入體內(nèi)形成內(nèi)照射，不過光戴口罩也沒用處，還要戴防毒面具。至于中華神油板藍根或者茶油之類的，完全沒有用處，不是以訛傳訛，就是別有用心。碘防御輻射的原理是甲狀腺容易吸收碘，放射性塵埃中有碘131，如果被吸收危害大，那么就提前服用碘片，一般是碘化鉀，用沒有放射性的碘先讓甲狀腺飽和，然后就不會吸收放射性的碘同位素了。2.空氣中的放射性物質(zhì)會存在多久？有多危險？如果水蒸氣中含有的放射物質(zhì)是N和Cs的同位素的話，會迅速降低輻射強度，隨風(fēng)擴散后，對較遠(yuǎn)地方影響不大。事實上，即使沒有核電站，自然界中也有天然的輻射，主要來自宇宙射線，氡氣，人體輻射和去醫(yī)院看病需要的檢查。天然的輻射和人類排放的輻射沒有本質(zhì)區(qū)別，只要劑量小就無危險。但是如果反應(yīng)堆堆芯熔化破裂，裂變產(chǎn)物中，碘141半衰期約為8天，銫137半衰期約為30年，這兩樣尤其是后者是比較致命的放射性元素。3.到目前為止的