核電基地的秘密 你知道幾個(gè)？

2017/10/31 15:10:28

有人說(shuō)，你們總說(shuō)核能是清潔能源，清潔在哪呢？我們來(lái)舉個(gè)例子，同樣是一百萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量，火電廠需要的燃料，每天都要一列四十節(jié)的火車(chē)運(yùn)送；而核電廠所需要的燃料，一年只需一輛重卡運(yùn)送就夠了，兩者相差了大概有十萬(wàn)倍。
盡管使用核能這樣的清潔能源，藍(lán)天會(huì)多起來(lái)，可是有關(guān)“核”帶來(lái)的輻射，卻成了大家議論的焦點(diǎn)。
鄂爾多斯盆地是中國(guó)第二大沉積盆地，盆地的地層主要是砂巖，在這些砂巖的下面，埋藏著我們要尋找的砂巖鈾礦。

一根根巖芯從地下四百多米被提上地面，像擠牙膏似的、巖芯被水緩緩送出。工人們洗掉泥漿，巖芯就露出了本來(lái)面目。不過(guò)這些巖芯，也不全是鈾礦，只有物探人員的儀器編錄數(shù)值達(dá)到12以上才能算是鈾礦，12以下都是自然界的基本數(shù)值。
鈾礦
看到這里，又有人要說(shuō)了，
這些都是有輻射的吖，
好多專家不就是搞什么
原子彈啊核武器啊被輻射，
最后身體很不好嗎？
在自然界，輻射是無(wú)處不在。宇宙射線、土壤、甚至是人體自身帶有的放射性核素，構(gòu)成了通常所說(shuō)的“天然本底照射”。據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，我們接受的天然輻射平均是一年兩個(gè)毫希弗左右。
其實(shí)對(duì)于照射來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)量的積累，是有時(shí)間的概念的。在礦區(qū)工作的人員，胸口都佩戴了輻射劑量?jī)x，每年都會(huì)把它送到權(quán)威的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。而檢測(cè)出來(lái)的數(shù)值，他們每年只比普通人高了二點(diǎn)多個(gè)毫希弗。這是個(gè)啥概念呢，咱就這么說(shuō)吧，影響人體健康的數(shù)值是一百毫希弗，礦區(qū)工作人員每年接受到的輻射是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)值的。再說(shuō)明白一點(diǎn)，礦區(qū)勘探人員每年的職業(yè)照射、就相當(dāng)于做一次X光透視。對(duì)于那些只要一咳嗽就驚天動(dòng)地去拍胸片的同志來(lái)說(shuō)，請(qǐng)問(wèn)誰(shuí)受的輻射更多呢？

這里是一處“地浸法”鈾礦開(kāi)采試驗(yàn)場(chǎng)。地表幾乎見(jiàn)不到什么，這里就像普通的農(nóng)莊，老鄉(xiāng)可以種莊稼，可以放牧，而且飲用水都沒(méi)有任何影響。
在砂巖鈾礦分布區(qū)，勘探工人按一定網(wǎng)度鉆出很多鉆孔，然后從注液孔注入溶浸液，使鈾與溶浸液充分接觸而溶解，形成含鈾水溶液，也就是浸出液。接著再將浸出液通過(guò)抽液孔提出地表，最后在工廠把鈾提取出來(lái)。經(jīng)過(guò)提取加工后的鈾，俗稱“黃餅”。這樣的“黃餅”，又是怎么變身成為核燃料的呢？
內(nèi)蒙古包頭市，這里有我國(guó)最早、也是當(dāng)前走在最前列的核燃料生產(chǎn)基地。在這里生產(chǎn)的元件，相當(dāng)于核電站的糧食。鈾在這里會(huì)被做成各種各樣的核元件，有棒狀的，還有球形的，還有套管形的，各種各樣。重水堆的核燃料元件，是將天然鈾轉(zhuǎn)化，壓制成為二氧化鈾芯塊，芯塊裝入鋯合金的包殼內(nèi)，再將包殼管的兩頭焊上端塞、密封。
 
這個(gè)基地讓人嘖嘖稱奇的地方在于，芯塊制備車(chē)間內(nèi)，幾乎是一整套智能化生產(chǎn)。車(chē)間內(nèi)很少見(jiàn)到工人，車(chē)床中間的通道上，只見(jiàn)黃色的自動(dòng)導(dǎo)航車(chē)，它們是負(fù)責(zé)搬運(yùn)芯塊的機(jī)器人。只有在最后一道工序，也就是將芯塊推送到包殼管里，才出現(xiàn)了工人的身影。
在這兒，工作時(shí)要面對(duì)這么多芯塊，工人所受的職業(yè)照射每年也只比普通人高出1.3個(gè)毫希弗。
不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，核燃料在使用過(guò)后要干嘛去呢？我們都知道核燃料在裂變時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的放射性物質(zhì)，那么燃燒使用之后的核燃料是不是就沒(méi)有放射性了呢？它們都被存放在哪里？它們真的一無(wú)是處了嗎？還有沒(méi)有其它的用途？
哎呀呀，你們問(wèn)題這么多，小科一個(gè)個(gè)回答得累死了，干脆就帶你們?nèi)タ磶追N不同類型的反應(yīng)堆，看完之后保證你秒懂！

這里，面臨杭州灣，是建有我國(guó)第一座核電站的秦山核電基地。目前，秦山基地運(yùn)行機(jī)組已達(dá)9臺(tái)，總裝機(jī)容量656.4萬(wàn)千瓦，每年輸送約500億千瓦時(shí)的電量。
不是去看反應(yīng)堆嗎，為啥講秦山核電基地呢？我說(shuō)~不來(lái)核電基地，本科上哪給你搞反應(yīng)堆去？！
壓水堆
壓水堆核電站主要是利用鈾-235核裂變反應(yīng)所釋放的能量進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電廠。
對(duì)用于核燃料的鈾來(lái)說(shuō)，鈾-235的含量非常低，天然鈾中，鈾235的含量只占0.7%，如果用于核燃料，必須將鈾-235從其他同位素中分離出來(lái)，濃縮使之成為濃度為3%到5%的鈾-235，作為核燃料用于壓水堆發(fā)電。
重水堆
秦山核電基地運(yùn)行的9臺(tái)機(jī)組中，秦山三期核電工程的2臺(tái)機(jī)組采用的是重水堆技術(shù)。
壓水堆使用的冷卻劑和中子慢化劑是普通的水，也就是輕水，而重水堆使用的冷卻劑和中子慢化劑是重水。它能夠以天然鈾或者回收鈾作為燃料。這對(duì)于乏燃料的再利用無(wú)疑是一個(gè)很好的解決辦法。
這里插播一句，什么是乏燃料呢？燃燒之后的核燃料并不是核廢料，它們被稱作“乏燃料”。乏燃料從反應(yīng)堆卸出之后，還帶有一定反應(yīng)性，因此需要放入到一個(gè)特殊的水池中去儲(chǔ)存。水池中的水并不是清水，而是加入了適當(dāng)?shù)呐鹪�素，它能夠吸收剩余的中子，降低危險(xiǎn)性。
快堆
快堆是快中子反應(yīng)堆的簡(jiǎn)稱，它與當(dāng)今世界400多座核電站所用的主力堆型，主要差別是在核燃料的利用上。在快堆中，使用的核燃料是钚239和鈾238,當(dāng)钚239發(fā)生裂變時(shí)，會(huì)釋放出快中子；這些快中子又會(huì)被鈾238吸收，變成钚239，從而使快堆中的核燃料變多，推動(dòng)核裂變反應(yīng)循環(huán)持續(xù)下去。因此，快堆也被稱為增殖堆。
這看起來(lái)就是三種不同的反應(yīng)堆，但是其間大有聯(lián)系。具體的原理小科就不給你費(fèi)勁扒了，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是壓水堆的乏燃料可以拿來(lái)作為重水堆的新燃料循環(huán)使用。同時(shí)，這些乏燃料中還有大量的鈾和钚，通過(guò)后處理環(huán)節(jié)再分離出鈾和钚，其中，回收钚可用作快中子反應(yīng)堆的燃料。這樣一來(lái)，能源得到最大化利用，同時(shí)也降低了它輻射的風(fēng)險(xiǎn)。