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　　核電基本知識(shí)

　　1.什么是核能

　　世界上一切物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，原子又是由原子核和 它周圍的電子構(gòu)成的。輕原子核的融合和重原子核的分裂 都能放出能量，分別稱為核聚變能和核裂變能，簡(jiǎn)稱核能。

　　本書內(nèi)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(fā)生裂變的唯一核素。

　　當(dāng)一個(gè)中子轟擊鈾－235原子核時(shí)，這個(gè)原子核能分裂成兩個(gè)較輕的原子核，同時(shí)產(chǎn)生2到3個(gè)中子和射線，并放出能量。如果新產(chǎn)生的中子又打中另一個(gè)鈾－235原子核，能引起新的裂變。在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，能量會(huì)源源不斷地釋放出來。

　　鈾－235裂變放出多少能量呢？請(qǐng)記住一個(gè)數(shù)字，

　　即 1千克鈾－235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒放出的能量。

　　2.核反應(yīng)堆原理

　　反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。 反應(yīng)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(jié)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(shù)組件中都有一束控制棒，控制著鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的強(qiáng)度和反應(yīng)的開始與終止。

　　壓水堆以水作為冷卻劑在主泵的推動(dòng)下流過燃料組件，吸 收了核裂變產(chǎn)生的熱能以后流出反應(yīng)堆，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器， 在那里把熱量傳給二次側(cè)的水，使它們變成蒸汽送去發(fā)電， 而主冷卻劑本身的溫度就降低了。從蒸汽發(fā)生器出來的主 冷卻劑再由主泵送回反應(yīng)堆去加熱。冷卻劑的這一循環(huán)通 道稱為一回路，一回路高壓由穩(wěn)壓器來維持和調(diào)節(jié)。

　　3.什么是核電站

　　火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電，水力發(fā)電站利用水力發(fā)電， 而核電站是利用原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的能量產(chǎn)生電能的新型發(fā) 電站核電站大體可分為兩部分：一部分是利用核能生產(chǎn)蒸 汽的核島、包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)；另一部分是利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島，包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

　　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(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量 熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器 內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動(dòng)氣輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，電就 源源不斷地產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。這就是 最普通的壓水反應(yīng)堆核電站的工作原理。

　　在發(fā)達(dá)國(guó)家，核電已有幾十年的發(fā)展歷史，核電已成為一 種成熟的能源。我國(guó)的核工業(yè)已也已有40多年發(fā)展歷史， 建立了從地質(zhì)勘察、采礦到元件加工、后處理等相當(dāng)完整 的核燃料循環(huán)體系，已建成多種類型的核反應(yīng)堆并有多年 的安全管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，擁有一支專業(yè)齊全、技術(shù)過硬的 隊(duì)伍。核電站的建設(shè)和運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。我國(guó)目前 已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行自己的核電站。秦山核電站就 是由我國(guó)自己研究設(shè)計(jì)建造的。

　　4.什么是核電廠

　　電是電廠生產(chǎn)出來的。我們知道有燒煤或石油的火力發(fā)電 廠，有靠水力發(fā)電的水電站，還有一些靠風(fēng)力、太陽(yáng)能、 地?zé)帷⒊毕堋⒉ɡ四堋⒄託馍a(chǎn)電力的小型或?qū)嶒?yàn)性發(fā) 電裝置。核電廠就是一種靠原子核內(nèi)蘊(yùn)藏的能量，大規(guī)模 生產(chǎn)電力的新型發(fā)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(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大 量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生 器內(nèi)產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。這就是最普通 的壓水反應(yīng)堆核電廠的工作原理。

　　5.什么是放射性

　　約在100年前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)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(tǒng)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(zhǎng)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(diǎn)是：1、有一定穿透物質(zhì)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(zhì)上能發(fā)出可見的熒光；4、通過物質(zhì)時(shí)有產(chǎn)生電離 作用。

　　射線主要通過電離作用對(duì)生物體產(chǎn)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(nèi)都有能放出射線的物質(zhì)。我們戴夜光表、作X光檢查、乘 飛機(jī)、吸煙都會(huì)接受一定的輻射劑量。但是，過高的輻射劑 量會(huì)引起有害健康的效應(yīng)。
 
　　兩個(gè)關(guān)于放射性的計(jì)量單位

　　6.什么是反應(yīng)堆

　　核反應(yīng)堆是一個(gè)能維持和控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而實(shí)現(xiàn)核 能熱能轉(zhuǎn)換的裝置。

　　核電廠用的壓水反應(yīng)堆有一個(gè)厚厚的鋼質(zhì)賀筒形外殼，腰部 有幾個(gè)進(jìn)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(nèi)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(gè)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(gè)燃料組件，約含80噸二氧化鈾。

　　壓力容器頂裝有控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過改變控制棒的位置來 實(shí)現(xiàn)開堆、停堆（包括緊急停堆）和調(diào)節(jié)功率的大小。

　　7.什么叫做核事故

　　一般來說，在核設(shè)施（例如核電廠）內(nèi)發(fā)生了意外情況，造 成放射性物質(zhì)外泄，致使工作人員和公眾受超過或相當(dāng)于規(guī) 定限值的照射，則稱為核事故。顯然，核事故的嚴(yán)重程度可 以有一個(gè)很大的范圍，為了有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上 把核設(shè)施內(nèi)發(fā)生的有安全意義的事件分為七個(gè)等級(jí)。

　　由表可以看出，只有4－7級(jí)才稱為“事故”。5級(jí)以上的事 故需要實(shí)施場(chǎng)外應(yīng)急計(jì)劃，這種事故世界上共發(fā)生過三次， 即蘇聯(lián)切爾諾貝利事故、英國(guó)溫茨凱爾事故和美國(guó)三里島事 故。

　　8.核電部分廠房描述:中國(guó)的大部分廠房都是這樣的，二代技術(shù)，最近又有關(guān)于三代技術(shù)的廠房，有興趣的可以去別處查找下，本人水平有限。

　　1）、 反應(yīng)堆廠房：包括內(nèi)外安全殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及堆芯熔融物捕捉器。反應(yīng)堆廠房是雙層圓筒形結(jié)構(gòu)，該建筑包容并支撐與一回路相關(guān)的主要設(shè)施（包括壓力容器和主冷卻回路，包括主泵，蒸發(fā)器和穩(wěn)壓器）。反應(yīng)堆換料腔和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。輔助設(shè)備。廠房的主要功能是防止外部事件對(duì)內(nèi)部反應(yīng)的影響，確保不發(fā)生泄漏。包括一回路發(fā)生事故失水，使廠房?jī)?nèi)壓力和溫度升高。

　　1.1）、 安全殼：安全殼是雙層墻體結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)墻體由預(yù)應(yīng)力混凝土筒體和混凝土穹頂構(gòu)成，內(nèi)面襯以鋼襯里，保證密封。外安全殼抵抗外部沖擊。1.8米寬的環(huán)形區(qū)域?qū)?nèi)外安全殼隔離，該區(qū)域處于負(fù)壓狀態(tài)，收集發(fā)生泄漏事故后泄漏物的收集，保證泄漏物在排入大氣前被過濾，雙層安全殼是考慮在嚴(yán)重事故對(duì)環(huán)境的有效保護(hù)。

　　1.2）、 內(nèi)部結(jié)構(gòu)：主要功能是提供反應(yīng)堆壓力容器的支撐和附屬設(shè)備的支撐；人員及設(shè)備的生物防護(hù)；防止管道的甩擊和飛射物對(duì)安全殼、各回路以及安全系統(tǒng)的影響。

　　1.3）、 結(jié)構(gòu)描述：內(nèi)部結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)包括一次屏蔽墻，二次屏蔽墻，反應(yīng)堆換料腔；樓板和墻體。

　　1.4）、 堆芯熔融物捕捉器：位于堆芯CVCS和VDS系統(tǒng)下部分為三部分，由堆坑下部、堆芯熔融物擴(kuò)展通道和擴(kuò)張區(qū)域組成。表面覆蓋細(xì)石混凝土。底部有循環(huán)水系統(tǒng)，用以事故狀態(tài)下對(duì)熔融物降溫，水來自換料儲(chǔ)水箱。

　　2）、 安全廠房：安全廠房1&4分為9層，分別布置在安全殼兩側(cè)；廠房2&3分為8層，布置在一起，采用雙層墻體。外墻與廠房各樓層分開，通向廠房的門應(yīng)有門禁系統(tǒng)。

　　3）、 燃料廠房：位于反應(yīng)堆廠房和安全廠房2、3相對(duì)的位置，與反應(yīng)堆廠房和安全廠房位于一個(gè)筏基礎(chǔ)之上。9層（0.00-19.5m區(qū)域）。西側(cè)為乏燃料水池及相關(guān)設(shè)施。東側(cè)為事故廢氣過濾機(jī)組。采用雙層墻，門應(yīng)有門禁系統(tǒng)。

　　4）、 核輔助廠房：核輔助廠房?jī)?nèi)設(shè)置與電廠運(yùn)行必需的與安全無(wú)關(guān)的輔助系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)置有部分維修區(qū)域。是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)與廠房的筏基礎(chǔ)是分離的，放射性設(shè)備周圍設(shè)置屏蔽結(jié)構(gòu)以及有系統(tǒng)的隔離。提供充分的生物隔離。

　　5）、 進(jìn)出廠房：基礎(chǔ)廠房?jī)?nèi)設(shè)有為保障人員安全進(jìn)出核島所必需的設(shè)備和設(shè)施。進(jìn)出廠房的基礎(chǔ)和核島的基礎(chǔ)臨近，設(shè)置沉降縫，允許相對(duì)的位移。

　　6）、 放射性廢棄物廠房：分為放射性廢棄物廠房(HQB)和放射性廢棄物儲(chǔ)存廠房（HQS），其可收集、儲(chǔ)存、處理液體和固體放射性廢棄物。為兩個(gè)機(jī)組公用，它同1號(hào)機(jī)組的核輔助廠房建筑直接連接，用來儲(chǔ)存、運(yùn)輸樹脂類廢棄物以及收集、臨時(shí)儲(chǔ)存、運(yùn)送廢液。在放射性廢棄物廠房和2號(hào)機(jī)輔助廠房附屬建筑（2HQS）之間連接一條熱管，用來輸送2號(hào)機(jī)的廢液。
 
　　7）、 應(yīng)急柴油機(jī)房：（HD）是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其鋼筋混凝土筏基及地下部分及外墻使用瀝青絕緣材料來防水的。用來放置柴油燃料儲(chǔ)存罐、柴油燃料槽房間的樓板、墻體及天花板表面是摻合了憎油材料的水泥砂漿抹面的。

　　8）、 安全廠用水泵房：為混凝土結(jié)構(gòu)，其鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配合比及工藝應(yīng)具備足夠的耐久性以保證結(jié)構(gòu)主體能防止地下水和海水的侵蝕，所有與水接觸的混凝土表面應(yīng)使用精細(xì)模板，其他地方可以使用粗制模板。

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