第四节 核电站

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切尔诺贝利核电站发生爆炸事故的资料介绍

　　前苏联切尔诺贝利核电站位于乌克兰北部地区.1986年4月27日，切尔诺贝利核电站4号机房发生事故，爆炸毁掉了反应堆机房建筑，同时发生了火灾，使核电站所在地25000名居民受到了严重的损失，事故死亡人数在2000以上.泄漏的放射性尘埃不断向北欧扩散，使瑞典放射性尘埃比平时高出5倍，丹麦的辐射程度比平常高出4倍，挪威首都奥斯陆的辐射程度比以往高50％，芬兰发现辐射程度比平常高出10倍以上.据报道，这次事故是世界上有史以来最严重的一次核事故.

　　由于切尔诺贝利核电站的爆炸事故，导致一些核电厂关闭，使能源紧张，国际市场油价上升.牲畜受污染而大量死亡，使肉类及其他农产品价格上涨.基辅市学校1～7年级学生被迫于5月15日提前放暑假.

　　据掌握的技术资料表明，前苏联的切尔诺贝利核电站没有蒸气双冷却回路.反应堆也没有钢筋水泥密闭室，因此烧毁了反应堆，造成严重的爆炸泄漏事故.

　　这次核事故给人类造成的损失是严重的，教训是沉痛的，但是并不影响核电事业的发展.国际原子能机构执行主任新泰夫人告诫大家，“不应该使人怀疑核电安全”.事后近十年来包括我国在内的许多国家核电站如雨后春笋，相继建成投产.目前，世界各国已经建成的核反应堆有3000多座，主要用来发电.据统计，核电已占世界发电量的12％.

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大亚湾核电站及有关知识简介

　　1942年美国建立了世界第一个可控核裂变反应堆，揭开了人类利用原子能的新篇章．1954年（原）苏联建成了世界第一个5000千瓦的核发电站，显示了和平利用原子能的前景．现在世界上已有40多个国家和地区建成了核电站，400多座核电站投入商业性运行．到1990年世界核电站总发电量已占总发电量的15%以上．法国核电量已占其全国总电量的75%，居世界首位，比利时达67%，美国是核电量最多的国家，核电量占全国总电量的16%，日本已达27%并计划到1995年达到35%，到20世纪末我国核电量达到1000万千瓦．

　　我国能源资源分布很不平衡，水利资源的70%分布在西南地区，煤炭资源60%分布在华北地区，而且集中在内蒙、山西等地．而人口集中、工业发达的华南、华东和东北的辽宁省，能源贮量只占16%，因此该地区能源严重缺乏．针对这情形，我国的核电建设首先从能源缺乏的地区开始，我国自行设计建成的浙江秦山核电站已于1990年投入运行．全套技术和设备都从法国引进的广东大亚湾核电站也于1994年2月1日正式投入商业运行，对于大亚湾核电站及有关内容本文作简介如下．

　　1 大亚湾核电站

　　大亚湾核电站由两套0.9兆千瓦的压水堆发电机组（1994年2月1日投入运行的是1号机组），年发电量可达100亿千瓦时，向广东、香港两地供电．

　　核电站是以核反应堆为能源产生高温高压水蒸汽代替用火力发电厂的锅炉来生产高温高压水蒸汽，发电送电与普通电站基本相同．大亚湾核电站的基本组成如图1所示两大部分：一部分是利用裂变核能产生高温高压水蒸汽的核岛部分，主要包括核反应堆和稳压罐、蒸汽发生器、主泵等组成的一回路系统；另一部分是利用高温高压水蒸汽发电的常规岛，这一部分与常规火力发电厂的组成大同小异．因而下面主要简介核岛部分．

　　核反应堆是核电站的心脏．核反应堆种类很多，主要有压水堆、沸水堆、快速增殖堆及以氢作交换剂的反应堆．其中压水堆技术最成熟，因而它是世界上核电站采用最多的堆型，占全世界总装机容量一半以上．快速增殖堆，由于它可以将地上贮量比较多的铀238和钍232转变成贮量很少或无贮量的核燃料，因而被认为是一种很受欢迎的堆型．

　　压水堆又分为重水堆和轻水（普通水）堆．大亚湾核电站的压水堆就是轻水堆．它是用轻水作为中子慢化剂、冷却剂，工作时水被加压到155个大气压．故称为压水堆．加高压是为了使水在高温下处于过冷液态，从而提高热传导效率和热效率，否则水沸腾将产生大量气泡而降低传热效率．大亚湾电站一回路水的入口温度指标是300℃，出口水温是322℃，水压力155个大气压； 322℃对应的饱和蒸汽压p=114个标准大气压，而大亚湾电站一回路水被加压到155个大气压，因而远未饱和而处于深度过冷水状态．虽然水温越高热效率越高，但水的临界温度是374℃，临界压强是218个大气压，将过冷水温再提高是不经济的．

　　压水堆的核燃料是小手指大的烧结二氧化铀芯块，是铀235的浓度约为3%的浓缩铀（含铀235所占比例较天然铀高的铀），由于燃料中铀235较少，所以铀238吸收中子但不发生裂变反应，造成的中子损失较少，因而在堆芯中可以有较多的结构材料，燃料可采用厚包装．铀芯块封装在耐腐蚀的锆合金管中，构成燃料棒，200颗这样的燃料棒组装在一起构成燃料组件，每个燃料组件又有一束控制棒，并与驱动机构联接．从而控制着链式反应的快慢，整个堆芯装在压力壳内．而反应堆和一回路系统都安装在一个预应力钢筋混凝土安全壳内，称为核岛．

　　压水堆工作时，主泵将水从下部泵入堆芯，水吸收核裂变产生的热能，温度升高，密度变小，从堆芯上部流出压力壳，高温高压过冷水经一回路管道进入蒸汽发生器．在此蒸发器内一回路水与二回路水进行热交换，一回路水经主泵又循环回到反应堆．由于热交换．二路水升温到280℃．并产生相同温度蒸汽（此处是为了产生蒸汽，与一回路对水的要求相反），可以是饱和态或沸腾，由公式(1)可求出蒸汽压p=65个大气压．以这样的高压蒸汽去推动蒸汽轮发电机组发电，释放了动能的蒸汽在冷凝器内液化，在二回路中循环．

　　2 广州抽水蓄能电站

　　广州抽水蓄能电站是为大亚湾核电站安全、经济运行而配套建设的电站，因为，发电设备只有在较稳定的满负荷或接近满负荷下运行才是经济、安全，可靠的．但实际用户用电每日部出现高峰和低谷，这就需要发电、供电设备不断调整频率和工作状况．大型抽水蓄能电站就是一种配合主电站而建立的一种水蓄能发电站．它既是抽水站又是发电站，电网负荷低时，利用剩余电力把下水库的水抽到上水库，将电能变成水的势能蓄积起来，当用电高峰时，上水库水（本站最大水头为535米）推动蓄能电站水轮机发电机组发电，通过500千伏出线并入广东电网，电站综合效率为76%．

　　核电站容量大，总成本低，自动化程度高，高科技含量高，最适合稳定负荷工作，因而抽水蓄能电站与核电站的配套运行既科学又经济，广州抽水蓄能电站是我国建设的第一座抽水蓄能电站，总装机容量为1.2兆千瓦，在亚洲少见，已于1993年6月9日投入运行．

　　3 21世纪核能源展望

　　世界现有的核电站毫无例外地采用裂变反应堆．进入21世纪不仅核电站，就是工业用热或民用用热也将用小型堆和微型堆，现在很多国家（包括我国）已有这种堆型的商品．例如我国孙汉城等科学家就论证过辽河油田采油用热就适合用小型堆.

　　地球的煤炭储量预计可维持开采使用约200年，天然气只能维持50年，石油也只能维持70年．已探明的天然铀蕴藏量至少有460万吨，可供使用200年．真正取之不尽的核能源材料是氘，在海水中约有1／6000的含量，估计可供人类使用100～200亿年（这相当于现在的宇宙年龄）可预计，21世纪上半叶裂变核能利用将有迅速发展；而下半叶将出现实用的可控聚变反应堆并以此为主要能源．

　　4 核电站的安全、环保问题

　　核电站是最卫生最安全的发电设备，据美国统计，1942年到1975年，核工业每万工时发生各种事故不到其他工业事故的1／3，放射性事故仅占0.4%．据法国环保机构统计，从1980年到1986年，全法国由于核电发电量占全部发电量的比例从24%发展到70%，因而二氧化硫排放量减少56%，氧化氮的排放量减少9%，尘埃减少36%，大气质量有明显改进．大亚湾电站全套技术和设备都是从法国引进的，安全可靠，由它的先进成熟的技术决定.

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