大亞灣核電運(yùn)營管理有限責(zé)任公司科技委主任郭文駿,昨日在核電科普展上以《核電站與核安全》為題的講座中說,核電站發(fā)電時將核能轉(zhuǎn)變成電能,要分四步走:反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋邷馗邏核徽羝l(fā)生器將一回路高溫高壓水中的熱量傳遞給二回路的水,使其變?yōu)轱柡驼羝黄啓C(jī)將飽和蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)的機(jī)械能;發(fā)電機(jī)再將汽輪機(jī)傳來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?
核電站“燒”核燃料,火電站燒煤
核電站是將原子核裂變釋放的核能轉(zhuǎn)換成熱能,再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)和設(shè)施。它由與普通火電發(fā)電廠相類似的“鍋爐”、發(fā)電機(jī)組及其它控制、輸配電等相關(guān)輔助設(shè)施組成。但是它的“鍋爐”不是一般鍋爐而采用“原子鍋爐”,通常稱為核反應(yīng)堆。由于核反應(yīng)堆的類型不同,核電站的系統(tǒng)、設(shè)備也有所差異。
據(jù)了解,遼寧紅沿河核電站屬于壓水堆核電站。在這種核電站中,反應(yīng)堆和蒸汽發(fā)動機(jī)通常被視為普通火力發(fā)電站中的“鍋爐”。所不同的是,核電站“核鍋爐”中用的是核燃料,而普通火力發(fā)電站發(fā)電時,鍋爐中燒的是煤。前者的發(fā)電效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。
資料顯示,1公斤核燃料鈾蘊(yùn)藏的能量大約相當(dāng)于2500噸煤或2000噸石油燃燒時發(fā)出的能量。鈾原子核在裂變時可放出200兆電子伏能量。核電站使用的“核燃料”含有易裂變物質(zhì)鈾—235。一座5100萬千瓦的核電站每年只需要補(bǔ)充30噸左右的核燃料,而同樣規(guī)模的燒煤電廠每年要燒煤300萬噸。
紅沿河核電站發(fā)電基本原理
核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量能量,再被高壓水把熱能帶出,在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
反應(yīng)堆堆蕊因核燃料裂變產(chǎn)生巨大的熱能,由主泵泵入堆蕊的水被加熱到327攝氏度、155個大氣壓的高溫高壓水,高溫高壓水流經(jīng)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的傳熱u型管,通過管壁將熱能傳遞給u型管外的二回路冷卻水,釋放熱量后又被主泵送回堆蕊,重新加熱再送入蒸汽發(fā)生器。水這樣不斷地在密閉的回路內(nèi)循環(huán),這一過程被稱為“一回路”。
蒸汽發(fā)生器u型管外的二回路水受熱從而變成蒸汽,推動汽輪發(fā)電機(jī)做功,把熱能轉(zhuǎn)化為電力;做完功后的蒸汽進(jìn)入冷凝器冷卻,凝結(jié)成水返回蒸汽發(fā)生器,重新加熱成蒸汽。這樣的汽水循環(huán)過程,被稱為“二回路”。“三回路”則指使用海水或淡水,它的作用是在冷凝器中冷卻二回路的蒸汽,使之變回冷卻水。
對“放射性”縱深防御保護(hù)
核電站在生產(chǎn)大量電力的同時,也會產(chǎn)生我們所不希望的放射性。為了保護(hù)電站工作人員和電站周圍居民的健康,核電站始終堅持“質(zhì)量第一,安全第一”的原則。核電站的設(shè)計中采用了縱深防御的保護(hù),從設(shè)備和措施上提供多層次的重迭保護(hù),確保反應(yīng)堆的功率能得到有效的控制,燃料組件能得到充分冷卻,放射性物質(zhì)能有效地包容起來不發(fā)生泄露。紅沿河核電站的縱深防御保護(hù)包括5個層次。
第一層次:在核電站設(shè)計和建造中,采用保守設(shè)計,進(jìn)行質(zhì)量保證、監(jiān)視活動等,使核電站設(shè)計、建造質(zhì)量和安全得到有效保證。
第二層次:監(jiān)測運(yùn)行,及時正確處理不正常情況,排除故障。
第三層次:必要時啟動由設(shè)計提供的安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng),防止設(shè)備故障和人為差錯釀成的事故。
第四層次:啟用核電站安全系統(tǒng),加強(qiáng)事故中的電站管理,防止事故擴(kuò)大,保護(hù)安全殼廠房。
第五層次:萬一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故,并且有放射性外泄,啟用廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計劃,努力減輕事故對居民的影響。
名詞解釋
核能
50多年前,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈾—235原子核在吸收一個中子以后能分裂,同時放出2~3個中子和大量的能。放出的能量比化學(xué)反應(yīng)中放的能量大得多,這就是核裂變能,也就是我們所說的核能。
鈾
它是自然界中原子序數(shù)最大的元素。它是一種鋼灰色金屬,在地殼中含量為四百萬分之一。天然鈾由三種同位素構(gòu)成:除了0.71%的鈾—235(235是質(zhì)量數(shù))、微量鈾—235外,其余全是鈾—238。鈾—235原子核完全裂變放出的能量是同量煤完全燃燒放出能量的270萬倍!