1千克鈾-235的原子核,在中子撞擊下全部分裂成碎片,可以釋放出的能量有多少?如果用燒煤產生的能量去衡量,相當于2700噸標準煤完全燃燒所放出的能量!
自前蘇聯1954年建成第一座核電廠,核能和平利用50余年來,科學家不懈努力,探究核能安全利用的方法,核電技術也因此經歷了第一、二、三、四代。
2月3日,由省科協、浙報集團主辦,浙江日報、省科技館、果殼網承辦的第23期“[科學] 在現場”活動,走進全球首座AP1000核電站——三門核電站,實地了解第三代壓水堆核電技術AP1000——目前世界上能夠工程化的最先進的核電技術之一。
“核三代”的“加減法”
三門核電站,建造在三門縣健跳鎮的三門灣邊上。進入廠區工地前,我們換上特制的防砸皮鞋,穿上反光背心,戴上能顯示準入區域的安全帽,到工程現場參觀。
觀光車穿過隧道,在海邊停下。眼前的工地上,矗立著一個巨型的鋼制安全殼,殼體被巨大的塔吊包圍著,殼體外遍布腳手架——這是核電站的1號機組。幾天前,這個鋼制安全殼順利封頂,意味著1號機組核島廠房內所有大型模塊和設備全部就位。
“建成以后,這就是世界上第一臺采用先進的壓水堆技術AP1000建造的核電機組。”為我們講解的核電站工作人員說,AP1000正是第三代核電技術的主要代表之一。
1986年切爾諾貝利核事故以后,核電曾進入發展停滯的“冰河時代”。盡管如此,科學界仍孜孜不倦地尋求著更安全、更先進的核電應用方式,第三代核電由此誕生。美國西屋公司的AP1000、法國阿海琺的EPR,是主要代表。
AP1000 相對于EPR“加法”的設計思路,采用的是“減法”——簡化安全系統配置,減少設備和部件,進而提高安全性。讓“減法”變成可能的,是“非能動技術”:利用物質的重力,流體的自然對流、擴散、蒸發、冷凝等原理,在事故應急時冷卻反應堆廠房,并帶走堆芯余熱。簡化安全系統配置后,安全級設備(如核級電動閥、泵和電纜)、材料和廠房也相應減少。
相比其他“加法”設計的三代核電技術,AP1000的“減法”設計下,安全電纜的長度縮短了85%,構筑物混凝土澆筑量從20萬立方米減為約5萬立方米。
在發生設計基準事故時,72小時內,僅僅通過非能動安全系統設置而無需操縱員干預,AP1000就能夠維持堆芯完整性和乏燃料池的冷卻。專設安全系統非能動運行的簡單化,減少了對能動部件的依賴,降低了對操縱員的事故響應要求,從而大大降低設備故障或人因錯誤造成事故擴大的可能性,最終使AP1000的安全性得到顯著的提高。
三門青蟹可放心吃
三門造了核電站,青蟹還能吃嗎?不少人會有這樣的疑問。
只要有工業均需要排出熱量,發電站的熱量排放問題是個世界性的問題,三門核電站也不例外。如果說對海水養殖有影響,那主要是溫度的影響,但不會有核輻射的影響。
壓水堆核電站的發電原理是,核燃料在反應堆內發生裂變而產生大量熱能,高溫高壓的一回路冷卻水把這些熱能帶出反應堆,并在蒸汽發生器內把熱量傳給二回路的水,使它們變為蒸汽,蒸汽推動汽輪機帶動發電機發電。
打個比方,一回路是個熱水袋,里面的水有輻射;二回路是一臉盆水,這里的水只是被熱水袋加熱,相互之間是隔絕的,因此臉盆里的水沒有輻射。從三門灣取海水,是為了冷卻臉盆里的水,那排出的海水就更沒有輻射了。
不僅如此,整個核電站的建造使用,也不會對周邊的環境特別是海域生態產生影響。2008年,國家海洋局相關部門開展了秦山鄰近海域生態調查,并與1989年至1990年和1995年至1996年的秦山核電站鄰近海域零點生態調查結果進行了比較,結論認為:秦山核電的運行,并沒有給杭州灣海域的環境生態和水質帶來可以察覺的變化。
網友微博中的感慨
一位參加活動的網友在微博中寫道:“三門核電站的環境挺好的,有海,有山,還有足球場,倒像一個小的世外桃源。”
最近一段時間,北京的霧霾天氣多次成為輿論的焦點,許多人認為中國油品差是霧霾禍首。但是,有效緩解霧霾的途徑并非在石油產品質量改善上,而是徹底改變中國以煤炭為主的能源結構。目前,排放最大的煤炭占我國一次能源的約70%,而據國際能源署的數據,我國2011年消耗了近一半的世界煤炭年產量,主要通過工業污染排放體現。
現在看來,水電受到潛能限制,清潔能源如風電、太陽能是發展方向,但是由于基數太小,相當長時間內不能對改變能源結構起很大作用。因此,核電是一個可以大規模替代煤炭的能源品種,沒有核電的中國清潔能源發展是很難想象的。
與建設相同發電能力的百萬千瓦級超超臨界燃煤發電機組相比,三門核電1、2號機組可以每年減少500萬噸優質動力煤(從北方產地到浙江)的運輸量、11490噸二氧化硫排放量、19088噸氮氧化物排放量、1345噸煙塵排放量,是浙江滿足新增電力需求、調整電力結構、達到節能減排目標的重大舉措。