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科普|核能十问

2018-12-11 22:14admin中国电力时空网
科普|核能十问

Hello,Everyone

又到了每周的科普时间

夏季高温

大伙儿的生活离不开空调

不过,空调是有名的用电大户

如此大量的空调同时运作

我们的电,够用吗

我们的电又都从哪儿来

说到这儿

就要请出我们今天的主角

——核能

快来走进今天的科普文章

看看在我们的日常生活与城市建设中

核能贡献了怎样的价值

Q1:核能有多能?

科普|核能十问

原子是组成单质和化合物的最小微粒,由质子、中子和电子组成。 原子的核心部分称为原子核,由质子和中子构成。原子能即原子核能,是核结构发生变化时放出的能量。在实用上指重核裂变或轻核聚变时所放出的巨大能量,物质所具有的原子能比化学能大几百万倍以至一千万倍以上。

例如,核电站所用的核燃料中有效成分是铀235,如果能让1千克铀235的原子核全部分裂成碎片(裂变),则它可以释放出相当于2700吨标准煤完全燃烧所放出的能量。

核能来自核裂变。当一个铀235原子核吸收了一个中子后,这个原子核由于内部不稳定而分裂成两个或多个质量较小的原子核(称为裂变碎片),这种现象叫作核裂变。每次核裂变可释放出约200兆电子伏能量和2~3个新的中子。

中子撞击原子核引起原子核裂变,裂变的过程释放出能量,同时又产生了新的中子。新产生的中子引起新的原子核裂变,裂变反应连续不断地进行下去,同时不断产生新能量,这个过程就是链式核裂变反应。

由于每次核裂变可释放出2~3个新的中子,因此,只要条件适当,这些新的中子就可以使其它的原子核发生新的裂变,释放出更多新的中子,从而使核裂变反应持续进行下去,形成链式裂变反应,使原子核内的能量被源源不断地释放出来。

Q2:核能有什么优势?

科普|核能十问

原子弹是核能的一种应用。随着科技的进步,人们逐步实现了可控的链式裂变反应,自1951年人类利用核能(有时也称原子能)发电以来,核电技术已趋成熟,核电在各种能源中已经具备很强的经济竞争力,核电是安全、清洁的能源。

作为一种清洁,稳定,高效的能源,核电有其独特的优势:

第一,核电环保效益突出。据国际原子能机构相关资料显示,一座100万千瓦的核电站,每年可以减少675万吨二氧化碳,5万吨氮氧化物和32万吨含重金属的灰尘的排放,对减排和环保意义巨大。

第二,核电能源安全效益显著。相比于火电需要每天补充大量燃煤,水电受季节性影响明显,核电运行稳定,自持能力强。尤其面对极端气候,核电在保证电能稳定供给方面具有巨大的优势。

Q3:什么是核反应堆?

科普|核能十问

核反应堆是一个密闭的大型钢质压力容器,壁厚超过20厘米,自重超过200吨。核燃料在里面实现大规模、可控制链式裂变反应。

核反应堆的心脏是堆芯,由核燃料组件和控制棒组件组成。燃料组件中的燃料不是煤石油天然气,而是易裂变材料组成。易裂变材料包括自然界天然存在的铀-235,还有两种人造的易裂变材料铀-233和钚-239。

核反应堆里除了堆芯,还有冷却剂、慢化剂、反射层、控制与保护系统、屏蔽系统和辐射监测系统等。

反应堆的结构形式是千姿百态的,它根据燃料形式、冷却剂种类、中子能量分布形式、特殊的设计需要等因素可建造成各类型结构形式的反应堆。 目前世界上有大小反应堆上千座,其分类也是多种多样。

Q4:核电站是怎样发电的?

科普|核能十问

核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方。

Q5:为什么要发展核电?

科普|核能十问

第一,有利于保障国家能源安全。一次能源的多元化,是国家能源安全战略的重要保证。我国人均能源资源占有率较低,分布也不均匀,为保证我国能源的长期稳定供应,核能将成为必不可少的替代能源。

第二,有利于调整能源结构,改善大气环境。我国一次能源以煤炭为主,长期以来,煤电发电量占总发电量的80%以上。与火电相比,核电不排放二氧化硫、烟尘、氮氧化物和二氧化碳。以核电替代部分火电,不但可以减少煤炭的开采、运输和燃烧总量,而且是电力工业减排污染的有效途径,也是缓解地球温室效应的重要措施。

第三,有利于提高装备制造业水平,促进科技进步。核电工业属于高技术产业,其中核电设备设计与制造的技术含量高,质量要求严,产业关联度高,涉及上下游几十个行业。加快核电自主化建设,有利于推广应用高新技术,促进技术创新,对提高我国制造业整体工艺、材料和加工水平将发挥重要作用。

Q6:世界上谁在用核电?

科普|核能十问

作为人类和平利用核能的重大技术突破,自上世纪50年代世界上第一座商用核电站投产以来,历经50多年发展,目前全世界共有400多座核电机组,年发电量约占全世界总发电量的16%。如果没有核电,全球每5天就要有1天的全球大停电。

全球31个国家和地区拥有核电,核电发电占全球总发电量的12%,核电发电量比重超过20%的国家共13个。

Q7:美国民众如何看核电?

科普|核能十问

美国是世界核电发展的先驱。世界上第一台用于发电的核反应堆是美国爱达荷州的实验型增值反应堆(EBR-1)。西屋公司设计了世界上第一台完全商业化运作的250兆瓦压水堆;美国阿贡国家实验室设计了世界第一台沸水堆;而第一台商业化运作的沸水堆是由通用电气设计的。

截至2013年底,美国共拥有104台在运核电机组。2013年美国核能发电总量达到789.017TWh(万亿瓦时),占总发电量的19.44%。

美国公众舆论总体上对核电一直是持相当肯定态度的,并且随着人们不得不思考能源供应的安全保障而变得更加积极。

2006年3月,一项全国性调查显示,68%的人支持核能利用,86%相信核能将在未来数年内满足电力需求方面发挥重要作用,约73%认为在自己家附近的核电厂址新建反应堆是可以接受的。

2011年福岛核事故后,美国盖洛普咨询公司2012年3月26日公布的民意调查结果显示,在日本福岛核电站泄漏事故发生1年后,仍有57%的美国人认为应发展核能解决美国的电力需求。

2013年12月,美国核能研究所委托的比斯康提调查(Bisconti Research)民意测验显示,82%的美国人相信核能在满足国家未来电力需求中将发挥重要作用,85%的人认为核能在满足美国电力需求中的重要作用会增加或保持不变,半数的人说未来需要更多的反应堆。

益普索市场研究公司(Ipsos) 2012年10月组织的一项全球民意在线调查显示,美国有2/3(66%)的受访民众支持核能利用,使得美国成为继印度之后第二大支持发展核电的国家,民意支持率在日本福岛核事故之后上升了36个百分点。

Q8:我国核电状况和技术是什么水平?

科普|核能十问

在全球范围内,核电的应用是比较成熟的,与火电、水电并称为世界三大电力供应支柱,而在发达国家中应用最广,中国的核电发展比较落后。

全球核电发电量占总发电量的平均比例为12%,而中国仅有2%,两者相差了10个百分点,发达国家如法国高达73%、韩国30%、美国19%。

2013年,我国核电装机比例仅为1.2%,按照国家“安全高效发展核电”的方针,到2020年核电的装机比例要提升到 4% 以上。

2014年4月18日,新一届国家能源委员会首次会议强调:“要在采用国际最高安全标准、确保安全的前提下,适时在东部沿海地区启动新的核电重点项目建设。” 2014年6月13日,中央财经领导小组会议再次强调“抓紧启动东部沿海地区新的核电项目建设。”。“十三五”期间,我国将建设100个大项目,“核电运行装机容量达到5800万千瓦,在建达到3000万千瓦以上”名列其中。

Q9:核电站安全屏障有多少?

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大亚湾核电站采用世界先进的压水堆核电技术,设置三重安全屏障,有效防止放射性物质外泄。核电站的设备与技术具有良好的事故预防和缓解能力。在异常情况发生时,能够及时保障安全。

核电站在确保包容放射性物质方面做了非常周到的考虑,在放射性物质与环境之间设置了三重安全屏障。首先,结构强度设计上保证足够的裕量,即使发生事故也能保障放射性物质不会泄漏到环境中。

当异常情况发生时,通过插入镉制固体控制棒,阻断核反应进行,并启动应急冷却系统,对机组进行冷却,第一时间保障安全。

当失去电力时,启动自动安全防护。核电厂内部设有柴油发电机,降低了核电厂失电风险。即使失去厂内外电源,核电站也仍然能够保障安全。

依靠电磁铁吸在反应堆顶部的悬空控制棒,在失电时能自动落下,阻断核反应进行。通过汽动泵驱动应急给水系统和直接排放蒸汽设置,能维持对堆芯的冷却。进出安全壳的所有管道均设置了安全壳隔离系统,在失电情况下,能自动隔离,确保放射性物质不外泄。

日本福岛核事故发生后,大亚湾核电站成立了福岛核事故经验反馈委员会,开展系统自查,根据国家相关安全检查各项要求,从自然灾害应对、严重事故缓解、强化应急响应、国际同行经验借鉴等四方面制定了安全改进策略及实施计划,按短期、中期、长期三个时间段,有序开展安全改进、补充分析和专项研究工作。

硬件改进:充分汲取福岛核事故经验,增设相关设备,提升应对超设计基准事故的能力。增设移动柴油发电机,提升电源保障能力。增加移动式柴油机补水泵,提升冷却系统的保障能力,确保事故情况下反应堆堆芯安全。增设非能动氢气复核器,可在失电情况下,实现消氢功能,控制氢气浓度,保障安全壳的完整性。增设乏燃料水池应急补水接口,改进水位监测仪表,增加非能动应急高位冷却水源系统,提升乏燃料水池冷却能力。

软件改进:建设应急响应中心,增加应急通讯系统,进一步完善应急体系。同时,开展专项应急演练,提升严重事故发生时的安全保障能力。

Q10:我国核电的发展前景如何?

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国家国防科技工业局副局长、国家原子能机构副主任王毅韧向媒体透露,《“十三五”核工业发展规划》、《“十三五”核能开发科研规划》、《“十三五”军工核安全规划》、《“十三五”国家核应急规划》等均已正式印发。种种情况表明,中国将更加重视核电发展,中国核电建设正进入全新时代。

1、确保核电安全高效

到2020年,我国核电运行和在建装机将达到8800万千瓦。发展新能源是实现可持续发展的必然趋势,核电作为低碳能源,是新能源的重要组成部分,是我国未来能源可持续发展的重要基础。据经济合作与发展组织和国际能源署联合预测,到2050年,全球核电发电量将在现有基础上翻番,发电比例将达世界发电总量的17%。但目前我国核电在发电总量中的比重还较低,仅占3%左右,远低于全球11%的平均水平。因此,要在确保安全的前提下,高效发展核电。

2、优化核电产能布局

当前我国核电站建设集中分布在东南沿海,但现有核燃料循环产能主要分布在西部,距离核电站较远。这个布局不合理,需要优化。为解决上述问题,进一步优化产能布局,构建合理核燃料保障供应体系,国家原子能机构积极推进在核电相对集中的沿海地区建设核燃料产业园,打造“一站式”核燃料元件生产供应基地。

海上核动力浮动平台也被称为海上浮动核电站,对推动我国远洋油气资源开采和水面舰船核动力技术发展具有重要意义。我国已将海上核动力浮动平台列入国防科技工业“十三五”规划和核工业发展“十三五”规划,目前已开展相关标准研究和关键技术攻关。

内陆核电站的选址基本确定,“十三五”期间有望开工建设。目前,内陆已经开展核电站前期工作的场址包括湖南的桃花江、湖北的咸宁、江西的彭泽等。

3、打造中国核电品牌

核电作为新能源的重要组成部分,是我国未来能源可持续发展的重要基础。要在确保安全的前提下高效发展核电,支撑我国能源行业机构优化。中国将继续深化对英国、阿根廷、南非、土耳其等核电出口重点目标国合作,加强与“一带一路”沿线国家的核领域交流和人才培训,推动华龙一号等核电技术装备走出去,积极参与核燃料产业国际市场分工,推进核安保中心、地区核燃料中心等项目建设,积极打造我国地区核能力服务中心。

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好啦,今天的科普内容到这里就结束了

关于核能,大家还有任何疑问

可以通过留言区与我们互动

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