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王革华:我国的高温气冷堆技术目前走在世界领先地位。“高温气冷堆”中的“高温”和“冷”看似矛盾,其实内在逻辑十分合理。首先说说为什么要“冷”?当核反应堆不断地工作,核反应越来越快时,堆芯的温度就会越来越高,反应堆就会遭到破坏,进而发生核事故,因此所有的核反应堆都要冷却,使其保持在一定的温度,所以要加冷却剂。一般来说,普遍采用的冷却技术是“水冷”,顾名思义就是用“水”进行冷却,这属于第二代核电技术。现在普遍应用的、大规模的正在运行的核电站基本上都采用这个技术,主要有两大类:一个是压水堆,一个是沸水堆。而高温气冷堆不用水进行冷却,而是用氦气作为冷却剂,因此称它为“气冷”。
再来说说“高温”,一般的压水堆一回路温度大概是300度,高温气冷堆一回路温度可达到700-800度。热力学第二定律卡诺定律讲到:效率是与进口出口的温度差成正比的,差越大发电效率越高。所以说,高温的优势就是发电效率高,也就意味着核燃料的利用率高,进而节约了能源。
高温气冷堆原理图
Q:2011年的福岛核事故震惊世界,这次事故的主要原因是什么?福岛核电站采用的是哪种核电技术?核电站本身的安全有保障吗?
王革华:福岛核电站采用的是现在国际上正在广泛使用的第二代压水堆技术。福岛核事故的直接原因是反应堆的温度没有得到控制导致氢气的爆炸,核燃料发生泄漏。
温度控制有很多方式,福岛核电站使用的是石墨制成的控制棒,石墨能够吸收反应堆裂变后产生的中子,来控制中子的数量,即控制了核反应速度以及反应堆的温度,使它处在一个平衡状态。控制棒是用电控制的,一旦断电,控制棒就失效了。福岛核电站的原本设计中是有备用电源(柴油发电机)的,以备在断电的情况下继续控制棒的工作。但不幸的是,海啸的到来把柴油发电机的电源淹没了,导致备用电源也失效了,控制棒失去了作用,反应堆的温度就无法控制,温度越来越高,燃料包壳中的锆与水反应产生了氢气,就发生爆炸了。
所以说,这次事故的主要原因是海啸(损坏了备用电源),如果仅仅是地震是不会发生核事故的。
日本福岛核电站及损坏后的场景
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