日本確實(shí)有很多核電站都建在海邊,隨著近年來核電建設(shè),有相當(dāng)?shù)膬?nèi)陸地區(qū)也開始興建核電,但只要你仔細(xì)看看核電選址,不是在湖邊就是在河邊,不像熱電廠那樣隨便選,這究竟是什么原因呢?
核電站的原理是什么?
核電站有兩種,一種是裂變核電站,另一種是聚變電站,當(dāng)然到現(xiàn)在為止,聚變堆仍然還在實(shí)驗(yàn)中,暫時(shí)的核電站只能是裂變電站。
裂變電站用的燃料是可裂變材料,比如鈾-235或者钚-239,它的原理并不復(fù)雜,只是一顆熱中子在撞擊可裂變材料后引發(fā)的裂變,比如鈾-235將會(huì)裂變成鋇-141和氪-92,另外將釋放出2顆熱中子,以便撞擊其他裂變?cè)映掷m(xù)裂變,而裂變過程中將會(huì)丟失部分質(zhì)量,核電站巨大的能量就來源于此,根據(jù)這個(gè)過程,就會(huì)有如下結(jié)構(gòu):
1、減速劑:慢中子更容易引發(fā)裂變,因此反應(yīng)堆中需要將快中子減速,以便增加中子利用率。
2、控制棒:避免裂變過快,將多余的中子吸收掉,順便還控制反應(yīng)堆功率。
早期用的都是石墨減速劑,結(jié)果切爾諾貝利的核事故中石墨直接成為了核反應(yīng)堆爆裂后的燃料,發(fā)生核反應(yīng)堆大火,大量放射性物質(zhì)排入大氣層,因此石墨堆現(xiàn)在已經(jīng)很少見了,一般都是輕水堆(減速劑為水,減速效率不高,需要濃度比較高的核燃料),重水堆(減速劑為重水,效率高,燃料濃度低)。
一般輕水堆可以是沸水堆或壓水堆,前者直接燒開水,蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)行,結(jié)構(gòu)簡單,但蒸汽帶有放射性,一旦蒸汽泄漏就會(huì)有放射性物質(zhì)泄漏。壓水堆則是反應(yīng)堆內(nèi)的高壓水(沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于100度)的高溫水加熱二次回路中的水,然后蒸汽推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電,二次側(cè)蒸汽沒有放射性。
重水堆一定是壓水堆,原理和輕水壓水堆一樣,也是高溫的重水加熱水,沸騰后推動(dòng)蒸汽輪機(jī),二次回路蒸汽沒有放射性。
但兩者都需要將蒸汽重新冷凝回到反應(yīng)堆內(nèi)或作二次側(cè),此時(shí)需要大量的清潔水源作為冷卻,從理論上來看,熱電廠的冷卻水塔也可以作為冷卻,但核電站功率相當(dāng)大,需要建設(shè)多個(gè)冷卻塔給循環(huán)蒸汽冷凝,因此選擇湖水或者海水成本當(dāng)然是最低的。
一般進(jìn)入冷卻水都是二次或者三次回路中,不具有放射性,甚至從冷卻水進(jìn)出口的水可以飲用,很多朋友詬病的核電站冷卻水會(huì)讓海洋中的珊瑚死亡,這并不是放射性,而是冷卻水升溫了,而珊瑚最怕溫度過高或者過低。
核電站為什么要建設(shè)在水邊?
上文中我們搞清楚了一件事,核電站發(fā)電時(shí)利用的是循環(huán)水蒸氣,需要降溫重新冷凝循環(huán)使用,因此需要建在水邊,但其實(shí)還有一個(gè)問題和熱電廠不一樣!
核電站除了燃料和熱電廠燒水用的煤炭或者提燃?xì)獠灰粯油?,還有一個(gè)重大不同,熱電廠要停機(jī),不提供煤炭或者天然氣即可,鍋爐熄滅,發(fā)電廠自然就停機(jī)了,當(dāng)然沒那么簡單,但就原理上來說并沒有關(guān)系。
而核電站就不一樣了,停堆后只是中子不再發(fā)生,幾乎被吸收,但核燃料仍然會(huì)繼續(xù)提供大量的熱,而這個(gè)就是衰變功率,堆芯在壽命期內(nèi)的衰變功率很大,一般反應(yīng)堆在停堆后為運(yùn)行功率的6%,一小時(shí)后也有1%,三天后大約是2‰,一個(gè)3000MW核反應(yīng)堆,衰變功率為6MW,也就是6000KW,這個(gè)功率相當(dāng)大,它可以在6個(gè)小時(shí)內(nèi)燒開300多噸水!
當(dāng)然衰變功率還會(huì)繼續(xù)下降,但能給我們一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),停堆后堆芯發(fā)熱非??植?,如果不冷卻它可能會(huì)融毀,一旦堆芯包殼破裂將會(huì)很難處理,所以仍需要大量冷卻水供應(yīng),盡管也可以用冷卻水塔,但事實(shí)上擁有湖泊或者河流甚至大海會(huì)有利得多!
切爾諾貝利核事故和福島核事故的教訓(xùn)
切爾諾貝利是因?yàn)闇y試停堆后復(fù)堆時(shí)功率不夠而移除了太多的控制棒(中子吸收消除,裂變功率加大,原本要求全功率運(yùn)行也必須插入28根控制棒,但事故發(fā)生前只有18根),導(dǎo)致堆芯不穩(wěn)定功率過大,反應(yīng)堆內(nèi)蒸汽壓力(反應(yīng)堆是石墨減速劑的沸水堆)過高導(dǎo)致爆炸(功率突增至額定10倍),外殼被炸飛。
堆芯暴露在大氣中,減速劑石墨成了熊熊燃燒大火的燃料,大量放射性物質(zhì)隨著蒸汽以及濃煙排入大氣層,有史以來最嚴(yán)重的核事故發(fā)生了!
切爾諾貝利事故極其嚴(yán)重,不過前蘇聯(lián)處置也是相當(dāng)堅(jiān)決,敢死隊(duì)冒著超強(qiáng)的死亡輻射撲滅核大火,之后還修建了地下到地上都將爆裂的反應(yīng)堆包裹的石棺,并且還在2012年開工建設(shè)新的石棺,并且于2016年11月29日完工。
切爾諾貝利核電站的旁邊就有一個(gè)18平方公里的冷卻池,水是從附近的普里皮亞季河引入的,核電站附近必須有大量水源這點(diǎn)是毫無疑問的。
福島核事故
這是由311地震引發(fā)的、僅次于切爾諾貝利事故的特大核泄漏事件,主要原因是311地震引發(fā)的海嘯淹沒了福島核電站地下室,此時(shí)因地震緊急停堆的應(yīng)急柴油機(jī)組正在工作以供應(yīng)冷卻水,所以福島核電站機(jī)組相繼缺乏冷卻水和引發(fā)爆炸,福島核事故爆發(fā)!
東電和日本政府處置不力,一直到現(xiàn)在核事故的后續(xù)還在發(fā)酵,堆芯已經(jīng)融毀,早已融穿反應(yīng)堆保護(hù)殼,進(jìn)入了水泥包殼層,未來遲早都會(huì)掉入地下室,現(xiàn)在需要大量的冷卻水供應(yīng)冷卻反應(yīng)堆,所以每天都以數(shù)百噸的冷卻水增加,一直儲(chǔ)存在福島第一核電站周圍,到現(xiàn)在已經(jīng)快到極限了(極限儲(chǔ)存能力137萬噸,當(dāng)前已經(jīng)125萬噸),所以日本政府處心積慮想要處理掉,而成本最低就是倒入大海!
你想想看,你家里的大糞缸翻了,洗刷了半天存下了很多臟水,結(jié)果你卻說要倒入全村人喝水的那個(gè)大池塘了,惡心不?這是人干的事嗎?
所以問題來了,海邊并不是什么好事,海嘯來了核電站就遭殃了!有水即可,當(dāng)絕不能是水源地,因?yàn)橐坏┌l(fā)生事故,禍害的可是整個(gè)下游,寄希望于核技術(shù)進(jìn)步是沒用的,因?yàn)檫€可能會(huì)有天災(zāi),比如地震等。
聯(lián)系客服