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“不会熔毁的核反响堆”为何固有安全
发布时间:2022-06-26 11:09:29 来源:米乐游戏下载中心
 
 

  日前,被称为国际首座商业规划不会熔毁的核反响堆——石岛湾高温气冷堆核电站演示工程初次并网发电。这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目,标志我国在这一先进核能技能领域成为国际领跑者。

  满功率运转后,每年将有14亿度发电量,可为200万名居民供应日子用电,削减二氧化碳排放90万吨一连串数字令人振奋。本报记者榜首时间宣布音讯后,读者纷繁点赞。

  这座我国造的核反响堆为什么这么牛?为什么说它是固有安全的?针对读者关怀的问题,记者日前采访了清华大学相关负责人。

  经过各国多年的探究、比选,现在国际上大部分核电站多选用压水堆堆型,归于热中子反响堆的一种。现代化的压水堆核电站是人类工业技能的一个顶峰,在全球动力供应中发挥了重要效果,我国的秦山核电站和大亚湾核电站均属此类。

  首要,核燃料在反响堆堆芯发生核裂变链式反响发生许多的热,将核能转化成了热能;

  其次,经过冷却剂(比如水)循环,把热量从堆芯带到蒸汽发生器中,使蒸汽发生器另一侧的水受热蒸腾构成水蒸气,水蒸气进入汽轮机内胀大带动汽轮机转子滚动,就将热能转化成了机械能;

  最终,汽轮机转子带动发电机的转子旋转,使发电机发电,将机械能转化为电能,然后完成核能发电。

  这个进程中,经过堆芯的冷却水和推进汽轮机做功的水蒸气分处一回路与二回路,放射性物质不会经过水传递出来。并且,核电站只需耗费很少的核燃料就可以发生巨大的能量,核能发电的进程中简直零碳排放,不会加重温室效应,因而核能归于十分清洁、优质的动力。

  虽然核能有着不行比较的优越性,但从1979年美国三哩岛核电站事端到1986年苏联切尔诺贝利核电站事端,再到2011年日本福岛核电站事端,这些灾难性的核事端给国际核能工作的开展蒙上了一层阴云。越来越多的科学家意识到,安全性是核能开展的生命线,是核能技能开展有必要面临的主要矛盾。

  1956年,美国物理学家爱德华泰勒曾提出:要使大众承受核能,反响堆安全有必要是固有的。也便是说,呈现任何事端,核反响堆不依靠外部操作,而仅靠天然物理规则都可以趋向安全状况。

  更具体地说,要完成核能安全,有必要保证三大要素:核裂变反响的有用操控;及时导出停堆今后堆芯的余热;牢牢地把放射性物质容纳起来。

  该负责人介绍,假如说今日的石岛湾高温气冷堆核电站是国际首座在工业规划上完成固有安全的模块式高温气冷堆核电站,那么,作为这座核电站的原型,世纪之初在清华大学建成的10兆瓦高温气冷试验堆,就已经在试验堆的规划上完成了固有安全这一特性。

  2004年Wired杂志称其为不会熔毁的反响堆,是一种固有安全的核能体系,到达了当今国际核能安全的最高水平。

  该负责人表明,我国高温气冷堆所具有的三大中心立异技能,很好地满意了上述三个要素的完成:

  一是模块式反响堆规划。其中心思维是把一个百万千瓦的大反响堆拆分红10个小的模块,每一个模块都是一座可以独立运转的小反响堆。

  与燃煤电厂不同,核反响堆中止运转后,裂变产品还会持续衰变发生可观的余热。假如停堆后不能及时冷却堆芯、载出余热,核燃料的外壳就有或许由于过热而熔化,变成严重事端。日本福岛榜首核电站的事端便是这类景象。

  因而,高温气冷堆选用小型模块式规划,每一个小模块都可以选用很低的功率密度(约为大型压水堆核电站的1/30),使停堆后发生的余热处于较低水平。发生任何意外时,即便不进行人为的能动冷却,停堆后堆芯的余热也可以经过热传导、热辐射等根本的天然现象安全地散宣布去,完成了上文说到的核安全三要素之一:及时导出停堆今后堆芯的余热,保证了固有安全。

  二是自主研发的耐高温全陶瓷包覆颗粒球形核燃料元件。球床型高温气冷堆选用的核燃料元件是耐高温全陶瓷包覆颗粒燃料球,其直径6厘米,最外层是石墨层,里边是弥散在基体石墨粉中的约12000个四层全陶瓷资料包覆的、直径0.9毫米的核燃料颗粒。

  层层包覆的结实结构、耐高温高压的强悍特点、苛刻的质量标准查验,可以有用避免放射性物质走漏,然后完成了把放射性物质牢牢容纳起来这一核安全要素。

  三是反响堆不断堆在线换料。一般堆型的燃料元件多为燃料棒,核电站运转一段时间后要把反响堆停下来换料。新装入的燃料棒能量有充裕或者是过量的,存在核反响的过剩反响性,这就给核裂变反响的有用操控带来了压力。

  而球床高温气冷堆的优点是装卸燃料球的进程不需要停堆,新的燃料球从反响堆顶部填装的一起,烧透的燃料球会从底部卸出。这种方法不光大大进步了运转功率,并且不必一次性装入过多核燃料,大幅削减了堆内的过剩反响性。浅显地说,就像平常烧柴,一上来就往灶里放许多新柴,火必然烧得更旺,但火势欠好操控;而不断堆在线换料意味着咱们可以在初期少放点柴,等它烧起来再一边添柴一边把烧完的炭取出,火势够用而又平稳安全。

  与此一起,经过缜密的资料匹配与堆芯物理规划,模块式球床高温气冷堆具有很大的反响性负温度系数:即便操控失误无法停堆,只需反响堆温度升高,它自己就会刹车削减核反响直至停堆,进一步支撑了固有安全。

  高温气冷堆可以到达其他堆型达不到的冷却剂出口温度,它不只能高效发电,还能使用高温特性开展核能的非电使用,完成综合使用、一举多得。

  现在,国际动力有约40%以电的方式得到使用,其他都对错电使用,包含以各种方式使用的工业热、民用热和交通动力等。

  石岛湾高温气冷堆演示电站的氦气出口温度能到达750℃,发生566℃的过热蒸汽,在高效发电之外,高温蒸汽还能用于热电联产、稠油热采、化工、冶金等。

  10兆瓦高温气冷试验堆超高温运转试验证明,高温气冷堆有望进一步进步运转温度,现在技能水平的高温气冷堆具有运转在950℃的才能,可用于核能大规划绿色制氢,有望对处理石化、冶金、交通等职业的二氧化碳排放问题发挥要害支撑效果。该负责人表明。



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