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      核電與核輻射

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      十問核電安全性—核電,最安全的能源之一

      來源:陜西科榮環保工程有限責任公司_官網  發布:2017-05-26 13:50:55  閱讀:2082次
      問:核電站的一般構造如何?
      答:包括核島與常規島。
        核電站一般分為兩部分:利用原子核裂變生產熱量的核島(立式狀半球形建筑)和利用熱量發電的常規島(煙囪等常規建筑)。核電站分為壓水堆核電站、沸水堆核電站、重水堆核電站和快堆核電站,其中壓水堆式核電站最為成熟、應用也最廣泛,而重水堆核電站是發展早期的核電站。
       
        從壓水堆式核電站的構造來說,一般由反應堆廠房、燃料廠房、核輔助廠房、電氣廠房、連接廠房等組成,這些廠房根據有無核輻射設置在核島和常規島里。核島是看上去象一直立的圓筒部分,其一部分在地下,常規島看上去和一般廠房的形狀差不多。所有與核輻射有關的部件都裝在核島里。在發電過程中,核島內的熱量在自身的管道內傳遞,其通過管壁的接觸把熱量傳到蒸汽汽輪機中,汽輪機則裝配在常規島里。與外界接觸的核設施為常規島,無核輻射。
       
       
      問:核電站中核島(反應堆)有哪些安全保障?
      答:核島擁有四大安全屏障。
         第一道安全屏障:核燃料棒的材料uch陶瓷塊,它的熔點為2800'C,它的物理化學性質穩定不會和水產生放熱反應。第二道安全屏障采用優質的鋯合金,做燃料元件的包殼具有良好的密封性和在運行條件下長期保持溫和裂變產物的能力。第三道安全屏障為壓力殼。厚度約0.2m,如似m×13m,重400噸。壓力殼將燃料元件棒和一回路的水罩住,當發生燃料元件包殼有少量破漏時,放射線進入一回路,但仍然控制在壓力殼內,不會擴散到外界。第四道屏障:安全殼。反應堆、穩壓罐、循環泵、蒸汽發生器都裝在安全殼中。安全殼是lm厚的鋼筋混凝土,內襯厚6cm。如:安全殼巾40 m×70m安全殼是阻止放射性物質向環境逸散的最后一道屏障。在這種情況下,核電站釋放出的輻射量是極其微量的,并在技術標準允許的范圍內。
       
       
      問:核電站放出的輻射劑量固然很小,但這些劑量危險嗎?
      答:不危險。如果你在核電站旁邊枯坐一年,你所受到的輻射比乘波音飛機從紐約到洛杉磯往返一次所受的輻射還少。
        一座核電站允許的年輻射劑量是5毫雷姆。在美國達拉斯,居民每年從自然環境建筑物、巖石、土地等接受的劑量約80毫雷姆。在科羅拉多,居民每年接受約130毫雷姆。只要從達拉斯遷居到科羅拉多,你每年接受的輻射劑量要比住在核電站附近的人大十倍多。
       
        雖然輻射可能引起癌癥,但這種可能性有多大呢?根據國外實測結果,生活在核電廠周圍的人每年接受的劑量當量小于0.01毫希。我們以每年接受0.01毫希為例,這種可能性為千萬分之一點五。也就是說,這個人由核電廠造成的致癌危險只相當于每天吸五分之一支煙。
       
       
       
      問:核電站內的核反應會突然不受控制而不可逆嗎?
      答:不會。反應堆像“不倒翁”,設計上具有固有安全性。
        固有安全性的原理較為復雜,簡單說就是類似“不倒翁”的反應原理。反應堆就像一個不倒翁,偶爾碰一碰它,它搖頭晃腦地動了一會就又回到原來的狀態。反應堆不是花瓶,碰倒后就會不可逆的摔碎。
       
        在反應堆的設計中,科學家總是千方百計地使反應堆具有類似不倒翁的特性,即當外界破壞了反應堆的平衡時,在一定范圍內反應堆能不靠外界干預可自行回到原來的狀態。反應堆的這種特性稱作固有安全性。
       
       
      問:既然核電站安全性極高,為何還會發生切爾諾貝利、三哩島核事故?
      答:切爾諾貝利核事故是技術落后和人為原因的結果。
        1986年4月26日,前蘇聯建切爾諾貝利核電站第四號反應堆大起火,并發生化學爆炸(并非核爆炸)。爆炸釋放量相當于堆內約3%~4%的核燃料。事故當時有2人被炸死,1人死于心臟病,救火中有29人受輻射損傷,其中28人因患急性放射性病致死。事故后周圍30公里范圍內撤離了21萬居民。
       
        事實上,這是一次嚴重的人為責任事故,當時研究人員在做一次安全實驗,切斷了反應堆所有的安全措施,卻又啟動了反應堆,這個實驗方案嚴重違反了安全規程,這是事故的人為原因。事故的技術原因是前蘇聯開發的這種石墨水冷堆具有較大的缺陷,它有一段正溫度系數的正反饋工作區,這在反應堆的設計上是不能允許的,另外,切爾諾貝利核電站沒有絕大多數核電站具有的安全殼。美國三哩島核事故并未造成人員傷亡和實質性影響
       
        1979年3月38日清晨,美國建在賓夕法尼亞洲哈里斯堡東南16公里的三哩島核電站,第二號反應堆發生了一起嚴重的失水事故,反應堆的堆芯部分熔化,大部分燃料元件損壞或熔化,放射性裂變產物泄漏到安全殼內,但并未外泄,對環境造成了輕微影響。由于事發地為美國,這次事故引起了極為強烈的反響,但其本身危害并不大,核電站內的118名職工無一傷亡,只有三人受到略高于季度允許劑量的照射,其余都在職業控制劑量以內。外泄的放射性物質也更少,方圓80公里的200萬居民中,平均每人所受的放射性劑量還不如帶一年夜光表或看一年彩電所受的劑量。三哩島核事故是迄今壓水堆核電廠發生的最嚴重的事故。
       
       
      問:核電站會不會像原子彈一樣爆炸?
      答:不會。
        核電站和原子彈的反應原理相同,都是利用核燃料在中子的轟擊下產生鏈式反應放出能量。但原子彈會爆炸,核電站不會。
       
        核電站中鈾-235的含量約為3%,而核炸藥中的鈾-235含量高達90%以上,正如啤酒和白酒都含有酒精,白酒因酒精含量高可以點燃,而啤酒則因酒精含量低卻不能點燃一樣。原子彈形成核爆炸有極其精密的條件,它必須利用高效炸藥的聚心爆炸,將兩塊或多塊濃縮度為90%以上的高純度核裝料,在極短時間內,從兩面或四面八方積壓在一起,所以核裝料的密度極高;而在核電站的反應堆內,鈾-235通常與與氧原子結合在一起,成為二氧化鈾,化學性狀相對穩定。原子彈和核電站的反應堆采取相反的設計原理:原子彈設計利于爆炸,并且有加快反應的裝置,而核電站正好相反,設計思路是減慢其鏈式反應的速度。這使得兩者鏈式反應速度可以相差幾千萬倍。
       
       
      問:核反應堆多建在海邊,是因為人煙稀少,利于疏散嗎?
      答:不是。
        從核電站的發電原理來說,核裂變產生熱量,不直接發電。核裂變在核島內產生大量熱量,通過特殊管壁的接觸把熱量傳到常規島中的蒸汽汽輪機中,通過蒸汽輪機發電。這樣,蒸汽汽輪機的余熱比較多,其需要大量經過凈化的水來冷卻。
       
        一般一座100萬千瓦的壓水堆核電站,其每小時需要冷卻水約40萬噸。這也是核電站大多建在海邊的原因。冷卻水冷卻的是常規島中的蒸汽汽輪機,而非直接冷卻核反應堆。而冷卻水也經過凈化處理后才排向江海。
       
       
      問:那么核電站是不是有百利而無一害?
         答:不是。核廢料和熱污染是兩大難題
        目前,大部分處理手段是將核廢料進行固化后,暫存在核電廠內的廢物庫中,經過5~10年后運往國家規劃的放射性廢物庫貯存或處理。但到現在為止,還沒有一個國家能夠找到安全、永久處理高放射性核廢料的辦法。但核廢料無法處理僅僅意味著無法在短時間內消滅,其本身在儲存過程中的安全性還是有保障的。
       
        核電站的另一個問題是熱污染。受制于常規島內的用于發電的現有蒸汽汽輪機熱效率較低,因而其比一般化石燃料電廠會排放更多廢熱到周圍環境中,故核能電廠的熱污染較嚴重。
       
       
      問:誰都無法否認災難的可能性,不怕一萬就怕萬一,謹慎一點難道不好么?
      答:人們對可能的災難性后果的憂慮總是非理性的。
        核電安全性=飛機安全性,核電站事故的幾率約為100個核電站運行2500年,可能會發生一次事故。只是由于可能發生的災難性后果將恐懼放大,把“可能”變成“必然”。
        而英國著名社會學家安東尼吉登斯對此有過精彩的論述。他指出,人們通常是按照“謹慎原則”行事的:一旦有證據顯示損害有可能發生,就應該立即采取行動去糾正問題。但事實上,謹慎原則僅僅關注風險的一面,即損害的可能性。謹慎原則非常具有迷惑性,貌似正確,但其實經不起推敲。人們對風險的焦慮往往是非理性的,這有點類似于我們在新聞中看到某地夜間搶劫案件高發,而其實當地乘車不系安全帶的死亡率更高,但前者顯然更能引發人們的非理性焦慮。核電安全是一個如何做風險管理的問題,而不是一個技術是否安全的問題。在評估風險時,不管可能的災難后果有多大,對其進行一定的成本收益分析當然也是必要的。
       
       
      問:在最近的將來, 有沒有其他能源來取代核能?
      答:目前沒有。
        目前為止仍然沒有其他能源能夠取代核能的地位,其他能源在經濟和效率上也無法匹敵。
       
        現代工業化的世界有的能源依靠石油和天然氣, 而這兩種都正在減少。煤炭資源的大規模開發要求大量基本投資, 并帶來環境污染問題。太陽能、風力和地熱能都只能在今后十到二十年內, 才會有起碼的貢獻。所以在任何要求工業增長大于零的工業國家內, 核電站別無選擇, 決不是可有可無的。
       
        因受原子彈惡名聲的株連,以及可能發生的核泄漏的災難性后果,使得人們對和平利用核能的各種裝置,如核電站、核供熱堆等產生了誤解而心存余悸,甚至在核電站和核炸彈之間劃上等號。但其實,目前為止民用核工業仍然是最為安全的工業文明之一。

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