一個(gè)雞蛋可點(diǎn)亮半個(gè)深圳?核電站選址有何考究?
作者:南方都市報(bào)(深圳)  2016-12-12 14:31:05
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(原標(biāo)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(fēng)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(yùn)行的原理是怎樣的?核電站的保護(hù)措施如何?核電站會(huì)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(yuǎn)處的圓柱形建筑就是核島,核電運(yùn)行最核心的核反應(yīng)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(tuán)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(jī)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(kuò)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(yùn)營管理有限責(zé)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(shè)計(jì)能抵御烈度達(dá)8度的地震沖擊,距離最近的能動(dòng)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(quán)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(dá)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(biāo)高為6.5米,防波堤高達(dá)13.8米至14米,可以有效抵御臺風(fēng)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!吧鲜兰o(jì)80年代建造時(shí),每一塊石頭的造價(jià)相當(dāng)于當(dāng)年的一臺彩色電視機(jī)!

科學(xué)研究表明,發(fā)生大海嘯需具備三個(gè)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(cuò)動(dòng),而上述條件在大亞灣核電基地附近海域一個(gè)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(huì)迅速衰減!壁w福明說,在核電站的設(shè)計(jì)上,也做了一系列防范極端情況發(fā)生的保護(hù)措施。

核能發(fā)電的原理如何?

核電人常用“一個(gè)雞蛋可點(diǎn)亮半個(gè)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(dāng)于燃燒3噸煤釋放的能量。

舉個(gè)例子,2斤鈾大概是一個(gè)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(dāng)于滿足了深圳2/3的家庭用電量。

核電人常說的“一個(gè)雞蛋能點(diǎn)亮半個(gè)深圳”,就是這個(gè)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(yùn)輸(按一列火車50節(jié)車廂,一節(jié)火車皮運(yùn)輸50噸煤計(jì))

核電站究竟是如何運(yùn)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(yīng)堆,是目前技術(shù)最為成熟和安全的反應(yīng)堆。

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

一回路是指反應(yīng)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(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。蒸汽從汽輪發(fā)電機(jī)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(fù)始循環(huán)往復(fù)。

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

這三個(gè)回路是完全獨(dú)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(yīng)堆安全措施怎樣?

核反應(yīng)“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(yīng)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(yīng)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(gòu)成,一旦核反應(yīng)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)!澳苣透邷馗邏,30 0多攝氏度高溫對它沒有影響!痹t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(yīng)堆中與輻射相關(guān)的壓力容器、燃料組件、穩(wěn)壓器等設(shè)備均包含在其中,確保放射性物質(zhì)不泄漏。

“這個(gè)管道回路系統(tǒng)會(huì)包裹它,確保放射性的物質(zhì)還在一回路的回路里,不會(huì)跑到這個(gè)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(shí)驗(yàn)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(guān)———安全殼,即核反應(yīng)堆廠房外墻。安全殼由厚度約一米的特種水泥(預(yù)應(yīng)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(dāng)前兩道屏障都失去作用時(shí),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(guān)卡。

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

總之,從燃料包殼到一回路邊界保護(hù),到安全殼,到安全倉內(nèi)的氫氣復(fù)合器等一系列的屏障,如同俄羅斯套娃一般,層層設(shè)防,確保核電站不會(huì)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(jī)組安全業(yè)績挑戰(zhàn)中累計(jì)獲34項(xiàng)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(huì)不會(huì)像原子彈一樣爆炸?記者得到的答案是不會(huì)。

雖然核彈和核反應(yīng)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(diǎn)燃,啤酒卻不能點(diǎn)燃的道理一樣,反應(yīng)堆即使失控,也不會(huì)像原子彈那樣爆炸!壁w福明打比方。據(jù)了解,蘇聯(lián)時(shí)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(fēng)險(xiǎn),大亞灣核電基地從設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行等各個(gè)角度都進(jìn)行了有針對性的預(yù)防和應(yīng)對。針對可能出現(xiàn)的事故,大亞灣核電基地設(shè)置了多個(gè)專門的安全系統(tǒng),并采用冗余設(shè)計(jì)。

如在失去外電源的情況下,由應(yīng)急柴油機(jī)供電;在每臺核電機(jī)組分別配備應(yīng)急柴油機(jī)的前提下,還專門增加了一臺備用的移動(dòng)柴油機(jī)。針對可能出現(xiàn)的氫氣爆炸情況,大亞灣核電基地不僅設(shè)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(fù)合器和氫氣點(diǎn)火器等專設(shè)安全設(shè)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(yùn)電站制定了日本福島核事故后的安全改進(jìn)行動(dòng)計(jì)劃,包括補(bǔ)水改進(jìn)、防水封堵、配置移動(dòng)電源、移動(dòng)泵、升級版應(yīng)急響應(yīng)規(guī)程等短期安全改進(jìn)項(xiàng)目,以及嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解、外部事件概率安全分析、提高核電廠應(yīng)急響應(yīng)能力等中長期改進(jìn)項(xiàng)目。目前,已經(jīng)按計(jì)劃完成47項(xiàng)改進(jìn)行動(dòng)。

值得一提的是,作為日本福島核事故后安全改進(jìn)項(xiàng)的行動(dòng)之一,中廣核承擔(dān)的核電站非能動(dòng)應(yīng)急高位冷卻水源系統(tǒng)已于2014年12月通過驗(yàn)收。該系統(tǒng)在核電站發(fā)生超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故工況下,可將高位水源的儲(chǔ)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(jìn)行非能動(dòng)補(bǔ)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(gè)新臺階。

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

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