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核電基本知識

來源: 中國核電信息網 發布日期:2010-05-04

1.什么是核能

世界上一切物質都是由原子構成的,原子又是由原子核和 它周圍的電子構成的。輕原子核的融合和重原子核的分裂 都能入出能量,分別稱為核聚變能和核裂變能,簡稱核能。

本書內提到的核能是指核裂變能。 前面提到核電廠的燃料是鈾。鈾是一種重金屬元素,天然 鈾由三種同位素組成:

鈾-235 含量0.71%

鈾-238 含量99.28%

鈾-234 含量0.0058%  

鈾-235是自然界存在的易于發生裂變的唯一核素。

當一個中子轟擊鈾-235原子核時,這個原子核能分裂成兩 個較輕的原子核,同時產生2到3個中了和射線,并放出能 量。如果新產生的中子又打中另一個鈾-235原子核,硬引 起新的裂變。在鏈式反應中,能量會源源不斷地釋放出來。

鈾-235裂變放出多少能量呢?請記住一個數字,

即 1千克鈾-235全部裂變放出的能量相當于2700噸標準煤燃 燒放出的能量。

2.核反應堆原理

反應堆是核電站的關鍵設計,鏈式裂變反應就在其中進行。 反應堆種類很多,核電站中使用最多的是壓水堆。

壓水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指頭大的燒結二 氧化鈾芯塊,裝到鋯合金管中,將三百多根裝有芯塊的鋯 合金管組裝在一起,成為燃料組件。大多數組件中都有一 束控制棒,控制著鏈式反應的強度和反應的開始與終止。

壓水堆以水作為冷卻劑在主泵的推動下流過燃料組件,吸 收了核裂變產生的熱能以后流出反應堆,進入蒸汽發生器, 在那里把熱量傳給二次側的水,使它們變成蒸汽送去發電, 而主冷卻劑本身的溫度就降低了。從蒸汽發生器出來的主 冷卻劑再由主泵送回反應堆去加熱。冷卻劑的這一循環通 道稱為一回路,一回路高壓由穩壓器來維持和調節。

3.什么是核電站

火力發電站利用煤和石油發電,水力發電站利用水力發電, 而核電站是利用原子核內部蘊藏的能量產生電能的新型發 電站核電站大體可分為兩部分:一部分是利用核能生產蒸 汽的核島、包括反應堆裝置和一回路系統;另一部分是利 用蒸汽發電的常規島,包括汽輪發電機系統。

核電站用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的 核燃料在一種叫“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量 熱能,再用處于高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發生器 內產生蒸汽,蒸汽推動氣輪機帶著發電機一起旋轉,電就 源源不斷地產生出來,并通過電網送到四面八方。這就是 最普通的壓水反應堆核電站的工作原理。

在發達國家,核電已有幾十年的發展歷史,核電已成為一 種成熟的能源。我國的核工業已也已有40多年發展歷史, 建立了從地質勘察、采礦到元件加工、后處理等相當完整 的核燃料循環體系,已建成多種類型的核反應堆并有多年 的安全管理和運行經驗,擁有一支專業齊全、技術過硬的 隊伍。核電站的建設和運行是一項復雜的技術。我國目前 已經能夠設計、建造和運行自己的核電站。秦山核電站就 是由我國自己研究設計建造的。

4.什么是核電廠

電是電廠生產出來的。我們知道有燒煤或石油的火力發電 廠,有靠水力發電的水電站,還有一些靠風力、太陽能、 地熱、潮汐能、波浪能、沼氣生產電力的小型或實驗性發 電裝置。核電廠就是一種靠原子核內蘊藏的能量,大規模 生產電力的新型發電廠。

核電廠用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的 核燃料在一種叫做“反應堆”的設備內發生裂變而產生大 量熱能,再用處于高壓力下的水把熱能帶出,在蒸汽發生 器內產生出來,并通過電網送到四面八方。這就是最普通 的壓水反應堆核電廠的工作原理。

5.什么是放射性

約在100年前,科學家發現某些物質能放出三種射線:α( 阿爾法)射線、β(貝塔)射線,γ(伽瑪)射線。

以后的研究證明:α射線是α粒子(氦原子核)流,β射線 是β粒子(電子)流,統稱粒子輻射。類似的還有中了射線、 宇宙射線等。γ射線是波長很短的電磁波,稱為電磁輻射。 類似的還有X射線等。

這些射線的共同特點是:1、有一定穿透物質的能力;2、人 的五官不能感知,但能使照相底片感光;3、照射到某些特 殊物質上能發出可見的熒光;4、通過物質時有產生電離 作用。

射線主要通過電離作用對生物體產生一定的影響。

射線并不可怕,我們吃的食物、住的房屋,甚至我們的身體 內都有能放出射線的物質。我們戴夜光表、作X光檢查、乘 飛機、吸煙都會接受一定的輻射劑量。但是,過高的輻射劑 量會引起有害健康的效應。

兩個關于放射性的計量單位

6.什么是反應堆

核反應堆是一個能維持和控制核裂變鏈式反應,從而實現核 能熱能轉換的裝置。

核電廠用的壓水反應堆有一個厚厚的鋼質賀筒形外殼,腰部 有幾個進水品和出水口,稱為壓力容器,900兆瓦的壓水堆, 其壓力容器高12米,直徑3.9米,壁厚約0.2米。

壓力容器內是堆芯,堆芯由燃料組件和控制棒組件等組成。 水在它們的間隙中流過。水在此起兩個作用,一是降低中子 的速度使之易于被鈾-235核吸收,二是帶出熱量。900兆瓦 的壓水堆 一般裝有157個燃料組件,約含80噸二氧化鈾。

壓力容器頂裝有控制棒驅動機構,通過改變控制棒的位置來 實現開堆、停堆(包括緊急停堆)和調節功率的大小。

7.什么叫做核事故

一般來說,在核設施(例如核電廠)內發生了意外情況,造 成放射性物質外泄,致使工作人員和公眾受超過或相當于規 定限值的照射,則稱為核事故。顯然,核事故的嚴重程度可 以有一個很大的范圍,為了有一個統一的認識標準,國際上 把核設施內發生的有安全意義的事件分為七個等級。

由表可以看出,只有4-7級才稱為“事故”。5級以上的事 故需要實施場外應急計劃,這種事故世界上共發生過三次, 即蘇聯切爾諾貝利事故、英國溫茨凱爾事故和美國三里島事 故。
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