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核电站:天使还是魔鬼?

2015-05-23 08:36来源:华夏时报作者:赵灵敏关键词:印第安角核电站核事故切尔诺贝利事故收藏点赞

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 5月9日,位于美国纽约曼哈顿以北48公里的印第安角核电站因为变压器故障导致火灾,触发3号反应堆紧急关停。不过,大火很快被变压器自带的喷淋装置和现场工作人员扑灭。由于发生事故的变压器距离反应堆约100米远,火情未造成反应堆本身结构破坏,没有放射性物质外泄,也没有人员在此过程中受伤或身亡。由于该电厂的一号和二号反应堆仍在正常运转,供电区域内也未发生停电事故。即便如此,发生在人口稠密区域的这起核设施事故,仍引发了人们对于核电站安全的关注。

1954年,苏联建成了世界上第一座核能发电站,掀开了人类和平利用核能的新篇章。尽管因为技术细节的不同,核电站的反应堆分为压水堆、沸水堆、重水堆等不同类型,但其发电的基本原理是一致的,那就是核裂变产生热量,其作用就好像火电站里的锅炉,由这些热量带动汽轮机发电。在这个过程中,汽轮机的余热比较多,因此需要大量经过净化的水来冷却。一座100万千瓦的压水堆核电站,每小时需要冷却水约40万吨,这也是核电站大多建在海边的原因。需要强调的是,冷却水冷却的是常规岛中的蒸汽汽轮机,而非直接冷却核反应堆,日前冷却水也需要经过净化处理后才能排向江海。

核电站使用的是3%浓度的铀235,而1公斤铀235所能提供的能量在理论上相当于2300吨无烟煤,即便在现有的技术条件下,也相当于20吨至30吨煤。因此,核能发电的成本远远低于传统的发电方式。在这种情况下,核能一度被认为是解决能源危机的希望,特别是在1970年代的几次石油危机期间。

尽管核电站和核武器都使用铀235,但浓度是3%和90%的差别,再加上核武器和核电站的反应堆采取相反的设计原理:前者的设计利于爆炸,并且有加快反应的装置,而后者设计思路是减慢反应的速度。因此两者只是形似,核电站不会像核武器那样发生爆炸。此外,为了防止核泄漏等事故的发生,核电站在安全上是层层防御。第一层次强调对事故的预防。核电站一般至少有四道安全屏障:一是熔点为2800℃的陶瓷核燃料棒,它的物理化学性质稳定不会和水产生放热反应;二是采用优质的锆合金做燃料元件的包壳,该包壳具有良好的密封性和在运行条件下长期保持温和裂变产物的能力;三是将含有核燃料组件的堆芯封闭在壁厚约为20厘米的钢制压力容器内;四是安全壳,反应堆厂房是壁厚近1米的预应力钢筋混凝土构筑物,厂房内表面还有一层完整的钢制安全壳,防止放射性物质外泄至环境中。

第二层次的安全防御是及时探测并控制初始故障,防止发展成事故。第三层次基于理论上假设的事故(如主冷却剂管道断裂、全站停电、蒸汽管道破裂等这些所谓设计基准事故),设置几套安全系统阻止事故发生或限制事故范围扩大。为保证它们可靠运行,设计时都要有很高的可靠性要求。第四层次是对事故的处理措施,特别是对超过设计基准事故以外的严重事故,也应考虑一些附加措施,以减轻事故后果。

经过这层层防护之后,核电站的安全看起来是万无一失了,但很快,两起核事故的发生,将人们对核电站的信心打击到了谷底。

原标题:核电站:天使还是魔鬼?
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