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習大大把核電帶到英國,關於核你又了解多少

習大大把核電帶到英國,關於核你又了解多少

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  文/科技最前線

  近日,習近平主席訪英無疑是網上最熱的話題。當然,習大大訪英是肩負重任的,就在昨日,中國廣核集團和法國電力集團宣布,就共同修建和運營英國薩默塞特郡的欣克利角C核電站達成戰略投資協議。

  欣克利角C核電站投資高達250億英鎊,中廣核主導的中方聯合體和法電集團將分別占該核電站項目股份的33.5%和66.5%。

  想必很多人都會有一個疑問:歐洲國家很多技術都遠超中國,為何英國要與我們合作建核電站呢?其實,核電站是一項非常複雜、對安全要求極高的工程,英國核電曾經遙遙領先,但是隨着俄國切爾諾貝利事故、美國三里島事故以及日本的福島核事故的相繼爆發,英國核電遭受本土民眾的強烈反對,導致核電事業出現斷層現象。

  而且,中國核電近幾年發展迅速,最新研製的“華龍一號“可謂是世界最頂尖的核電技術。欣克利角C核電站是中國核電進軍歐洲市場的第一炮,今後中國定會有的更多的核電輸出,據預測,國內核電領域明年將迎來元年,內陸核電可能會陸續開啟。

  那麼,對於“核”,你又了解多少呢?筆者曾經是一名核電工程師,於此,就與大家分享一些核電相關知識,以及筆者對核電的一些看法。

  核電站是如何發電的?

  我們知道,火電站能量來自於煤炭的燃燒,通過加熱鍋爐沸水釋放出巨大的能量。而核電的能量來自哪裡呢?

  核電站的外觀看上去非常龐大,但它的能量卻來自非常小巧的核反應堆。先來看下核反應的過程:首先是通過中子轟擊U-235核,原子核就變得不穩定,會分裂成兩個較小質量的新原子核,這是核的裂變反應;產生巨大能量的同時,還會放出2~3個中子和其它射線。

  其次,這些中子再打入別的U235核,引起新的核裂變,新的裂變又產生新的中子和裂變能,如此不斷持續下去,就形成了鏈式反應。

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  正是通過中子不斷的轟擊U-235發生鏈式反應,不斷釋放巨大的能量,核電站才能持續供給熱量。而核燃料更換一般一年一次,也是因為這個原因。

  那麼U235釋放能量之後,下一步去哪呢?其實,後續的流程還是比較複雜的,核電站的能量輸送主要分為一迴路和二迴路。

  先來看下一迴路:反應堆堆芯因核燃料裂變產生巨大的熱能,由主泵泵入堆芯的水被加熱成高溫高壓水,高溫高壓水流經蒸汽發生器內的傳熱U型管,通過管壁將熱能傳遞給U型管外的二迴路冷卻水,釋放熱量后又被主泵送回堆芯重新加熱再進入蒸汽發生器。一迴路的水就這樣不斷地在密閉的迴路內循環。

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  再來看下二迴路:蒸汽發生器U型管外的二迴路水受熱從而變成蒸汽,推動汽輪發電機做功,把熱能轉化為電力,電力再通過變電站降壓,輸送到全國各地。而做完功后的蒸汽進入冷凝器冷卻,凝結成水返回蒸汽發生器,重新加熱成蒸汽。如此,二迴路也形成一個閉環。

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  總之,核電站的能量傳輸過程可概括為核裂變產生能量>一迴路>二迴路>機械能>電能。而且,一迴路與二迴路均是閉環,且不相連。兩個迴路通過U型管壁進行熱傳遞。

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  從以上能量產生及傳輸過程還可以看出,核電站的發電過程不產生任何污染氣體。而且核電的發電效率相比火力發電效率高非常多。初略估算,1千克核燃料放出的能量相當於2700噸煤,一座核電站一年只需燃料30噸,而火電需要3300000噸煤。

  中國核電市場半開放

  我國的核電技術相比於歐美髮達國家,發展起步較晚,1994大亞灣核電站投入商業運營,也是中國第一座大型核電站。時至今日,我國運行核電機組共21台,但是佔比發電比例僅2%。而美國100擁有個核反應堆,核電佔總發電比例19%;法國58個核反應堆,核電佔比達75%。

  受到2011年福島核事故影響,原本計劃開啟的內陸核電站全部停止,比如湖南桃花江核電站、江西彭澤核電站等均被迫中止。經過幾年的”休整期“之後,重啟內陸核電一直成為熱門話題。

  中國國家原子能機構副主任王毅韌表示:“中國對電力的需求不斷增長,核電是必然選擇,中國的內陸核電站將在“十三五”期間開工建設”。

  國家對核電在持續推進,但行動非常謹慎。大氣污染已經非常嚴重,尤其在京津翼地區,霧霾正在成為危害人們身體健康的潛在殺手,而這些有毒氣體很大一部分就來自於燃煤電廠。但是,核電具有很強的不可控性,一旦泄露後果將是不可逆的,而且影響面廣泛。所以,核電事業雖然緊迫,但審批是相當謹慎的,中國核電市場總體呈現半開放狀態。

  “華龍一號”為什麼牛?

  此次中國與英國合資的欣克利角C核電站將採用中國自主研發的第三代核電技術:華龍一號。其實,第三代核電技術很早就被提出,比如美國的AP1000、法國的EPR,都屬於第三代核電技術。但是出於技術安全上的考慮,全世界至今還未建成一座第三代核電機組。

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  華龍一號由中核ACP1000和中廣核ACPR1000 兩種技術的融合。在國內,中廣核在建的防城港核電站3、4號機組和中核福清5、6號機組就是採用"華龍一號"核電技術。

  華龍一號反應堆採用中核集團“177堆芯”設計,相比國內在運核電機組的發電功率提升5%-10%。並採用"多重冗餘的安全系統"和"能動與非能動相結合的安全措施"為主要技術特徵。

  在安全上,華龍一號在能動安全的基礎上採取了有效的非能動安全措施,並結合了福島核事故后國內外的經驗反饋,提升了核安全級別。還補充了動力源喪失的非能動安全系統,提供了多樣化的手段滿足安全要求,是當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。

  在經濟性層面,華龍一號與當前國際訂單最多的俄羅斯核電技術產品相抗衡,與當前三代主流機型相比具有明顯的經濟競爭力。同時,華龍一號也將成為中國核電走出去的主要堆型。

  關於核安全與核輻射

  切爾諾貝利的至今仍是一片無人區,日本福島核事故后出現的一些畸形物種,人們仍然心有餘悸。很多人都會擔心,下一個核事故會不會發生在中國?於此,筆者難以給予肯定的回答,但是從理性分析的角度上來說,沒有萬無一失的事情。

  核電站的核安全措施是極高的,從核電站建設開始,核安全就被擺在第一位,哪怕是影響進度,核安全也是首先要考慮的。不得不說,中國核電借鑒了大亞灣時代,法國先進的核安全、以施工管理系統。

  那麼核安全級別到底達到一個怎樣的高度呢?筆者舉個例子來說明,比如在核電站裡面最簡單的施工:打個膨脹螺栓,需要走以下幾個程序:

  第一:開領料單,而開領料單需要先走網上程序,再找4-5個部門領導簽字確認。

  第二:做光譜分析,再次確認膨脹螺栓的材質、規格,沒有問題方可領用,並需要有關部門簽字確認。

  第三:開運輸單。運入核電站裡面的一切東西都需要過“安檢”,核電站門口一般都有武警站崗。哪怕是一個膨脹螺栓都需要開運輸單,獲得甲、乙方簽字確認方可帶入核電站施工區域。

  第四:開動火證、作業安全分析表。這兩個證明需要甲乙雙方確定簽字方可施工,為了避免作業周圍有動火作業,所以需要事先做好防火措施。

  第五:施工質量檢查,QC1,QC2,QC3三級質量保證,簽字確認,這項作業才算暫時完成(系統施工完成後還有諸多質量檢查事項)

  從以上不難看出,核電施工對質量安全的把控是非常嚴格的,而且施工也只是核電建設,還有核電運營、檢修等層層安全措施。但是,雖然有非常嚴謹完善的核電安全管理系統,核電事故也不能說是萬無一失。切爾諾貝利、三里島以及日本福島核泄漏都是非常鮮明的例子。

  核安全有很多的不確定性因素,我們也無法預測。那麼對於核安全我們能做什麼呢?了解一些核輻射相關的知識是很有必要的。接下來,筆者就與大家分享下,核輻射是怎麼回事。

  首先,先來了解下輻射,輻射可分為非電離輻射和電離輻射,非電離輻射是指不能使物質的原子或者分子產生電離的輻射,一般能量比較低,比如紫外線、微波、無線電波等。而電離輻射直接或間接電離粒子或二者混合組成的輻射。比如α粒子、β粒子、質子,不帶電粒子有中子以及X射線、γ射線,能量非常高。而核輻射就是主要是釋放γ射線,屬於電離輻射。

  那麼,核輻射具體是如何影響我們身體的呢?

  核輻射影響人體是因為電離輻射在人體產生相應的生物效應。說的簡單點,核輻射在人體內會和周圍的物質發生相互作用,相互作用的過程也是能量轉移的過程(電離輻射蘊含的能量是相當高的)。在這一系列的相互作用中會對人體細胞內的生理結構及功能的完整性造成嚴重損傷。

  電離輻射的能量轉移過程分為直接作用和間接作用。

  直接作用——電離輻射直接引起靶分子電離和激發而發生物理化學變化,造成結構和功能損傷的過程。

  間接作用——電離輻射作用於生物分子的周圍介質(主要是水)生成水解自由基,這些自由基再作用於生物分子發生物理化學變化,如生成生物分子自由基(次級自由基),造成結構和功能損傷的過程。

  生物效應產生的三個過程:

  1、物理過程與能量轉移,能量沉積在細胞內並引起電離

  2、物理化學作用,生成自由基,比如H2O2, HO2,H- , OH OH-等,離子與其他水分子反應形成自由基等,自由基和氧化劑可能破壞染色體結構。

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  3、分子組成及性質的改變,細胞早期死亡;阻止或延遲細胞分裂;細胞永久變形。

  電離輻射對DNA的作用

  1. DNA分子損傷,鹼基變化,比如鹼基環破壞、鹼基脫落丟失等;

  2.DNA鏈斷裂,如果是單鏈斷裂,對真核生物可以修復,對原核生物是致死性的。如果是雙鏈斷裂,細胞可通過重組修復,但染色體畸變率高,可導致細胞死亡。

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  細胞水平損傷

  增殖死亡,細胞受照射后經過1個或幾個分裂周期以後,喪失了繼續增殖的能力而死亡,稱增殖死亡,也稱延遲死亡。

  間期死亡,細胞受照射后不經分裂,在幾小時內就開始死亡,稱間期死亡,又稱即刻死亡。

  最後,DNA分子水平、細胞水平的損傷達到一定程度后,人體就會從宏觀上顯現出相關的照射癥狀。

  結語

  核電歷來是一個爭議性比較大的項目,核能擁有巨大的能量,但也有它的雙面性,用的好可以造富一方,用的不好也可能毀滅一方。當下能源危機逼近,重啟核能是重壓所致,但是,核電安全切不可有半點疏忽,從事核電事業的朋友需要銘記使命。

  註:本文部分內容借鑒百度百科、知乎。

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