一個雞蛋可點亮半個深圳?核電站選址有何考究?
作者:南方都市報(深圳)  2016-12-12 14:31:05
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(原標題:記者探營中廣核:為核電安全續(xù)航)

11月3日傍晚,站在深圳大亞灣核電基地的嶺澳觀景平臺,秋風颯颯,海面正有落日余暉,幾只白鷺在后山天空盤旋飛舞,前方分別位于左右兩側(cè)的嶺澳核電站和大亞灣核電站盡收眼底。核電站選址有何考究?核電站運行的原理是怎樣的?核電站的保護措施如何?核電站會發(fā)生核爆炸嗎?帶著這些普通公眾的疑問,記者近距離接觸了核電站。

核電站選址有何考究?

人口密度、地質(zhì)地形、航空測量、地下勘探等萬里挑一

“遠處的圓柱形建筑就是核島,核電運行最核心的核反應堆組件就放置在內(nèi)!闭驹谟^景平臺,順著手指的方向,中國廣核集團有限公司文化宣傳中心主任助理袁昌紅介紹,核島旁邊龐大的方形建筑就是汽輪發(fā)電機廠房。

據(jù)介紹,核電站選址要求十分苛刻,除了考慮核電站周圍的人口密度、地質(zhì)地形等外,航空測量、地下勘探、大氣擴散等十八般武藝都用上了。

“大亞灣核電站本身是處在一塊完整的花崗巖上,周圍50公里沒有大的斷裂帶,本身出現(xiàn)地震的概率就非常低!敝袕V核大亞灣核電運營管理有限責任公司安全總監(jiān)趙福明說,大亞灣核電站的主要建筑物的設計能抵御烈度達8度的地震沖擊,距離最近的能動斷層超過20公里,距離最近的板塊交界1000公里,位于地殼相對穩(wěn)定的區(qū)域。

這里發(fā)生海嘯的幾率也很小。權威分析,目前潛在威脅我國沿海核電廠的主要地震源產(chǎn)生的海嘯,到達大亞灣核電基地外海處高度最高約為2.7米,而大亞灣核電基地的廠坪標高為6.5米,防波堤高達13.8米至14米,可以有效抵御臺風和海嘯帶來的增水。

記者在現(xiàn)場看到,核電廠的外圍,沿海建筑了一條幾公里長的防波堤。袁昌紅介紹,防波堤外圍的石塊是14到44噸不等的扭王石石塊。“上世紀80年代建造時,每一塊石頭的造價相當于當年的一臺彩色電視機!

科學研究表明,發(fā)生大海嘯需具備三個條件———水深需在1000米以上、震級需要大于6.5級、震源斷層為垂直錯動,而上述條件在大亞灣核電基地附近海域一個都不具備。

“我國沿海處于寬廣的大陸架上,海水比較淺,水深均在200米以內(nèi),不具備發(fā)生海嘯的條件,加上外面有菲律賓島鏈、近海島鏈的多重阻擋,即使發(fā)生海嘯,其能量也會迅速衰減。”趙福明說,在核電站的設計上,也做了一系列防范極端情況發(fā)生的保護措施。

核能發(fā)電的原理如何?

核電人常用“一個雞蛋可點亮半個深圳”打比喻

核能是高效的清潔能源,一克鈾裂變釋放的能量相當于燃燒3噸煤釋放的能量。

舉個例子,2斤鈾大概是一個雞蛋大小。但雞蛋大小的鈾裂變后釋放的能量,能產(chǎn)生2280萬度電,可供228萬戶家庭一天的基本用電量。目前深圳共有約350萬家庭,相當于滿足了深圳2/3的家庭用電量。

核電人常說的“一個雞蛋能點亮半個深圳”,就是這個意思。而同樣的電用煤,則需要2700噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒,兩者相差了270萬倍。

如果拿大亞灣核電站與同等規(guī)模燃煤電站相比,全年需要29萬節(jié)火車皮不斷運輸(按一列火車50節(jié)車廂,一節(jié)火車皮運輸50噸煤計)

核電站究竟是如何運行的?目前大亞灣核電站、嶺澳核電站一期二期均使用的壓水式反應堆,是目前技術最為成熟和安全的反應堆。

壓水式反應堆的原理通俗來說,便是核能裂變產(chǎn)生熱能,熱能推動汽輪機轉(zhuǎn)化為機械能,機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。具體涉及到三個回路。

一回路是指反應堆堆芯由核裂變產(chǎn)生巨大的熱能,主泵將一回路的水泵入堆芯吸收熱能,水在高溫高壓下仍保持液態(tài),流入蒸汽發(fā)生器的U形管內(nèi),將熱能傳給管外的二回路水。

二回路的水溫較低,受熱沸騰成為蒸汽,推動汽輪發(fā)電機產(chǎn)生電力。蒸汽從汽輪發(fā)電機排出后,被海水冷卻變成液態(tài),回到蒸汽發(fā)生器重新受熱,周而復始循環(huán)往復。

所謂的三回路,便是對二回路蒸汽進行冷卻的系統(tǒng),它從大海中引水過來,使用海水進行冷卻后,再回到大海。

這三個回路是完全獨立的,只有一回路有輻射,這也確保了核電站對環(huán)境沒有影響。

核反應堆安全措施怎樣?

核反應“心臟”部位三重金鐘罩、鐵布衫,360度無死角

作為最核心的反應堆,它擁有著三道安全屏障———分別是燃料包殼、一回路壓力邊界、安全殼。

在核反應堆的“心臟”部位,放置了157組核燃料組建,它由17×17根核燃料棒排列組成,核燃料棒內(nèi)則放置了U 235的燃料。

第一道屏障是核燃料芯塊和包殼。157組核燃料組的燃料包殼由二氧化鈾陶瓷構成,一旦核反應堆里的燃料組件超過安全邊界,燃料包殼就能保存98%以上的放射性裂變物質(zhì)不逸出,燃料芯塊密封在鋯合金包殼內(nèi)。“能耐高溫高壓,30 0多攝氏度高溫對它沒有影響。”袁昌紅說。

如果第一道燃料包殼被損壞,還有第二道安全屏障——— 一回路壓力邊界。20厘米厚的鋼質(zhì)壓力殼將一回路系統(tǒng)密封,將核反應堆中與輻射相關的壓力容器、燃料組件、穩(wěn)壓器等設備均包含在其中,確保放射性物質(zhì)不泄漏。

“這個管道回路系統(tǒng)會包裹它,確保放射性的物質(zhì)還在一回路的回路里,不會跑到這個系統(tǒng)外面來!敝袕V核研究院有限公司綜合熱工水力與安全實驗室主任助理黃海飛解釋。

如果第二道防線還未終止意外,還有第三關———安全殼,即核反應堆廠房外墻。安全殼由厚度約一米的特種水泥(預應力鋼筋混凝土)澆筑而成,完全密封,內(nèi)部加6毫米厚的鋼板做內(nèi)壁,當前兩道屏障都失去作用時,它能阻止裂變產(chǎn)物泄漏到環(huán)境中去!鞍踩珰つ艿钟患懿ㄒ747的沖撞破壞力,有效防止放射系裂變物質(zhì)外泄”。袁昌紅形象地描述。

這三道屏障針對的是事故發(fā)生前的意外情況。如果三道屏障都未能完全阻止放射性物質(zhì)外泄,造成事故發(fā)生,還有防患于未然的第四道關卡。

趙福明介紹,在安全倉內(nèi)增加了氫氣復合器。“假設在事故情況下有氫氣溢出來,我們這個氫氣復合器能夠把氫氣吸收掉,這樣就能控制氫爆發(fā)生的風險!

總之,從燃料包殼到一回路邊界保護,到安全殼,到安全倉內(nèi)的氫氣復合器等一系列的屏障,如同俄羅斯套娃一般,層層設防,確保核電站不會對環(huán)境造成影響。

中國核電站安全嗎?

中廣核在國際同類型機組安全業(yè)績挑戰(zhàn)中累計獲34項次第一

2011年日本福島核事故后,一些公眾仍然談“核”色變。核電站會不會像原子彈一樣爆炸?記者得到的答案是不會。

雖然核彈和核反應堆都是以鈾為原料,但兩者對純度的要求完全不同。核彈中鈾235的純度在90 %以上,而核電站所用的核燃料中鈾235的純度一般只需要5%以下。

“正如白酒可以點燃,啤酒卻不能點燃的道理一樣,反應堆即使失控,也不會像原子彈那樣爆炸!壁w福明打比方。據(jù)了解,蘇聯(lián)時期切爾諾貝利核事故是蒸汽爆炸,日本福島第一核電站是氫氣爆炸,都不是核爆炸。

為防止氫氣爆炸和堆芯熔化等風險,大亞灣核電基地從設計、建造、運行等各個角度都進行了有針對性的預防和應對。針對可能出現(xiàn)的事故,大亞灣核電基地設置了多個專門的安全系統(tǒng),并采用冗余設計。

如在失去外電源的情況下,由應急柴油機供電;在每臺核電機組分別配備應急柴油機的前提下,還專門增加了一臺備用的移動柴油機。針對可能出現(xiàn)的氫氣爆炸情況,大亞灣核電基地不僅設置了多種可靠的監(jiān)測方式監(jiān)測主系統(tǒng)中的氫氣濃度,并通過氫氣復合器和氫氣點火器等專設安全設施,可以控制事故情況下的氫氣水平,避免其濃度上升出現(xiàn)氫氣爆炸。

中廣核針對在運電站制定了日本福島核事故后的安全改進行動計劃,包括補水改進、防水封堵、配置移動電源、移動泵、升級版應急響應規(guī)程等短期安全改進項目,以及嚴重事故的預防和緩解、外部事件概率安全分析、提高核電廠應急響應能力等中長期改進項目。目前,已經(jīng)按計劃完成47項改進行動。

值得一提的是,作為日本福島核事故后安全改進項的行動之一,中廣核承擔的核電站非能動應急高位冷卻水源系統(tǒng)已于2014年12月通過驗收。該系統(tǒng)在核電站發(fā)生超設計基準事故工況下,可將高位水源的儲水以自然重力方式引入輔助給水系統(tǒng)或乏燃料冷卻系統(tǒng),對其進行非能動補水。該系統(tǒng)的成功研發(fā),使我國核電站安全水平邁上了一個新臺階。

截至目前,中廣核在國際同類型機組安全業(yè)績挑戰(zhàn)中,已累計獲得34項次第一名,核電安全保持世界先進水平;嶺澳核電站1號機組已實現(xiàn)連續(xù)安全運行超過3900天,在全球同類型64臺機組中排名第一;中廣核所有在運核機組從未發(fā)生過國際核事件分級表2級及以上的運行事件。

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