核電站是干什么的?答:核電站是一種利用核反應堆產生的熱能發電的裝置,它的作用是將核燃料轉化為電能,從而完成能源的自給自足。核電站一般分為兩種種:核電站和核反應堆。核電站是利用核反應堆產生的熱能發電的裝置,它的作用是將核燃料轉化為電能,從而完成能源的自給自足。核電站一般是建在海拔較高的地方,這樣可以減少輻射對人體的傷害。
拿深圳來說,大亞灣核電站周邊,一棟棟高檔住宅樓拔地而起,同樣的價格也在節節飆升,核輻射泄露,也成了人們津津樂道的話題,核電站到底有多危險?住在附近到底有多大的安全隱患?
首先知道一點,核電站和核武器是有著本質區別的。
核彈對于燃料純度要求極高,其中鈾-235的濃度達到90%以上,才算是一枚合格的核彈。
而核電站反應堆中,鈾的濃度一般不超過5%,所以對于核電站來說,核反應堆是根本不可能爆炸的。
說到這,當年的切爾諾貝利核電站和日本福島核電站的爆炸事故,又如何解釋?
再次強調,兩起事故都不屬于核爆炸。
切爾諾貝利事故,官方給出的其中一種說法是:由于反應堆控制棒的設想缺陷,堆芯溫度過高,導致冷卻水變成蒸汽,最后由于水管承受不住壓力,發生蒸汽爆炸,最后致使核物質泄漏,釀成9.3萬人死亡、27萬人致癌的悲劇。
福島核電站,由于地震和海嘯導致應急冷卻系統故障,使燃料棒外殼溫度超過鋯-水反應極限溫度,鋯-水發生反應生成大量氫氣,并與空氣混合發生爆炸,同樣不屬于核爆炸。
雖然這樣的爆炸本身危害有限,但最終導致的核輻射泄漏、廢料處理以及周圍土地的污染問題,才是我們真正擔心的。
拿我國第一座裝機容量百萬千瓦的大亞灣核電站為例,我們首先需要了解,核電站是怎么工作的。
核電站是利用核裂變反應所釋放的能量發電的。鈾-235的原子核被中子撞擊后,就會產生裂變,同時釋放能量和散射2~3個中子,這些中子繼承撞擊其他原子核,釋放更多的能量和中子,這被稱為鏈式裂變反應。
將濃度不超過5%的鈾-235加工成燃料芯塊,并放入化學性質十分穩定的鋯合金燃料棒中,17*17的燃料棒組裝到一起,就構成了反應堆中的燃料組件。
將燃料組件安裝在壓力容器中,并加入必要的控制裝置,這就是一個核反應堆。
核電站反應堆包括壓水堆、沸水堆、石墨堆以及重水堆等。不同的堆型他們的安全性和可靠性也是不一樣的,其中壓水堆技術最為成熟,占到全球核電站反應堆的70%左右,我國核電站也全部選用壓水堆。
核電站的發電原理簡樸說就是利用鈾-235的鏈式裂變反應產生熱量燒水,產生蒸汽,再由蒸汽帶動汽輪機發電。為了保證反應堆的安全,最核心的問題就是控制堆芯產生的熱量,其中冷卻劑就是要害。
壓水堆和沸水堆的冷卻劑都是水,它們最重要的區別就是:壓水堆比沸水堆多一個回路。
壓水反應堆共有兩個回路,主泵用來保持一回路中的冷卻水循環,冷卻水進入反應堆吸收熱能后,進入到蒸汽發生器,將熱量帶給二回路的給水,加熱二回路中的給水產生蒸汽,帶動汽輪發電機旋轉,從而產生電能。
這個過程里,一回路中經過反應堆且帶有放射性的冷卻水,被密封在特別材質制成的管道中(一回路壓力邊界),不直接驅動汽輪機發電,從而直接減小了輻射泄漏的風險,相比于沸水堆中,直接利用流過堆芯且帶有放射性的蒸汽去推動汽輪發電機的做法,壓水堆更輕易做得安全。
當然,安全是相對的,核電站穩定運行離不開各種安全措施的重重把關。以壓水堆核電站為例,一般設有三層安全屏障。
第一層就是上文中提到的鋯合金燃料棒,其熔點達到1800℃,化學性質極其穩定,可防止放射性物質泄漏到一回路的冷卻水中;

第二層包含裝有燃料組件的壓力容器和一回路管道裝備,這些裝備由特種鋼制成,能承受200多公斤的壓力,可將堆芯和一回路水密封在內。
第三層是一米厚的鋼筋混凝土+6mm厚的鋼襯組成的安全殼,將整個一回路系統牢牢封閉。
核電站任何一個環節一旦運行異常,控制棒將在2s內落入堆芯,終止裂變反應。
若第一和第二層安全屏障受到威脅,安全系統自動將硼酸水注入反應堆,確保反應終止冰冷卻反應堆,減小核泄露風險。
若第二層安全屏障遭到破壞,安全殼噴淋系統將自動啟動,升高安全殼壓力,確保安全。
若上述三層安全屏障全部失效,沙堆過濾系統運行,將安全殼內的放射性物質過濾后,排放到大氣里。
從技術層面來說,各種安全的冗余設想已經充足保證核電站的穩定運行,除了以上所講的,嚴苛的制度同樣也是保障核電站安全的一道防線。
現在核電站在用一種叫「區域授權」的制度,一般員工想要進出不同區域,必須經過嚴格的考試。主控室的操作員下達每一個操作指令,必須經過兩個人的口頭確認,避免操作錯誤的風險,制度嚴格堪比「神盾局」。
所以說,嚴苛制度和安全技術的保障,為核電站安全穩定運行的構筑了層層保障。
其實,小到天天吃食物,大到空氣土壤或宇宙射線,我們天天都活在各種輻射里。例如,我們乘坐飛機從北京到歐洲來回一次受到的輻射為0.04mSv(毫希沃特),胸部X光透視一次受到的輻射約為0.02mSv,而在核電站周圍居住一年,受到的輻射僅為0.01mSv。相關研究表明,人體一年可承受最大輻射為10mSv。
另外,國際上對于核廢料的處理也是有統一標準的。
中低放射性核廢料,指受稍微污染的固體和液體。比如工人穿過的衣服、手套等,對于此類核廢料,封閉在水泥箱中,一般挑選在遠離地下水源且荒無人煙的地方進行掩埋,這類廢料的半衰期在十年到十幾年不等,對于環境幾乎沒有任何影響。
高放射性核廢料,簡樸說就是反應堆燒剩下的渣渣,這類廢料的半衰期長達幾十萬年,對于這類核廢料,通常有三種處理方式:
①掩埋。將核廢料用特別材料包裹,掩埋到深五公里的地下,且周圍不能有任何生物和水源。
②回收再利用。使用特別技術手段提取殘渣中可再次利用的物質,循環利用,放回反應堆二次利用。其它廢料按第一種辦法進行掩埋。
③嬗變處理。同樣是利用特別技術,將廢料中半衰期幾十萬年的元素轉化成半衰期僅僅幾百年的元素,轉化過后的元素有90%的部分可進行二次利用,例如鈾-235燃燒后會產生钚-239,而钚-239是制造原子彈的主要原料,這可是重要的戰略物資!盈余部分再進行深度掩埋。
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所以說,對于核電站的核廢料處理,至少在中國,已經是十分成熟,對于環境的危害,可以說是微不足道。
再加上以反應堆為中央,核電站周圍5km為限制區的國家標準,核電站周圍的房子能買嗎?
中國秦山、大亞灣等各個核電站周圍房價不降反漲,你說能買嗎?
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