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核电风云上
更新日期:2019-07-02 下一篇 上一篇

核电是一个大家既熟悉又陌生的字眼,它是国之重器,是社会主义新能源发展不可或缺的一环,同时,过去的切尔诺贝利核事故、福岛核事故,又给我们的心中蒙上了巨大的阴影。核能究竟怎样发电,为何威力如此巨大?下面,小编就带领大家走近国之重器,一层一层拨开核电站的神秘面纱!

(一)为什么发展核电

人类的能源供应主要靠电力,电力的主要来源分为水电和火电。水电受气候影响很大,故火电是必不可少的。但是现代社会对能源的要求巨大,煤碳在地球上的储量有限,而且燃煤对大气和环境的污染也不可接受。

1g U-235完全裂变释放的能量相当于2.5吨优质煤完全燃烧时所释放的能量,一台30万千瓦的火电机组每天要烧 2000多吨煤,同时会排放大量的CO2 SO2 等有害气体和粉尘。

而同样千瓦的核电机组,一次只要换几百公斤核燃料,就能连续发电一年多,运行中不装料不排污,可以大大减少CO2及其他污染物的排放,可谓“不吃不拉净干活”(核电站的“烟囱”是不冒烟的,只排放少量气体)。

过去一提到 “核电”,人们马上会联想到可怕的原子弹和核辐射,谈核色变。现在经过科学家和工程技术人员的长期努力,核电的安全性已有足够可靠的保障。所以说核电是一种强大、可控、清洁而又足够安全的能源,值得大力发展。

(二)核能发电的原理是什么

要说核能发电的原理,首先要弄清什么是核能。

我们知道组成物质的基本单位是原子,原子又是由原子核和核外电子构成。

弄清楚了原子,我们就可以定义核能了。

用通俗的语言解释,原子能是原子核改变所释放的能量,它的来源有三个:

1.两个比较轻的核结合成一个新核(如氢弹);

2.一个重核分裂成两个质量差不多的原子核(原子弹);

3.原子核自发射出某种粒子而变为另一种核(核素的自发衰变)。

它们释放出的能量和重量的改变有关,是可以通过爱因斯坦的质能方程计算出来的。

虽然聚变氢弹试验成功已有50多年,而且聚变的原料更丰富低廉,生成物更清洁,能量更巨大,但和平利用的工程更复杂。目前世界上所有的核电站全部是裂变原理,核电能量的来源与“原子弹”相同,即依赖于铀U-235“裂变”放能。U-235核受中子轰击会分裂成2个较轻的原子核,同时放出2~3个中子及巨大的能量。放出的中子继续轰击其他 U-235,引起更多U-235的裂变,这样像滚雪球一样,参加裂变的U-235及放出的中子越来越多,引起“链式反应”。当然中子也会被吸收或离散而消失,所以产生链式反应也是有条件的,这条件就是“临界条件”。最简单的“临界条件”是整块 U-235的体积必须大于“临界体积”。原子弹中有两块U-235 ,各自的体积均小于临界体积,所以平时不会引起链式反应而爆炸。 到需要攻击时先引爆一个火药雷管,利用火药爆炸产生的气压把两块 U-235合成一块,其体积超过了临界体积,就引起链式反应,瞬间放出巨大的能量而爆炸。

核电的能量为何能缓慢受控释放而不爆炸?

核电反应堆的U-235浓度远低于原子弹,而且核燃料中插了许多控制棒,周围还有大量的硼水,它们对中子都有强烈的吸收作用。反应堆的核燃料 U-235装量是大于临界体积的,但如控制棒插到底,则因其大量吸收中子,加上硼水的吸收,使链式反应终止。要想起堆,应将硼水稀释到一定浓度,然后把控制棒稍稍上提,就能慢慢开始链式反应。只要精确地控制棒的插入深度,就能控制反应的强度,使能量缓慢受控释放而不爆炸。一旦发生紧急事故,保安装置会使控制棒靠自重迅速下落到底,全部插入反应堆中,吸收大量中子,使反应立即自动停止,避免事故扩大。

内容:放射卫生防护所 崔凡