核電基地的秘密 你知道幾個？

2017/10/31 15:10:28

有人說，你們總說核能是清潔能源，清潔在哪呢？我們來舉個例子，同樣是一百萬千瓦的裝機(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倍。
盡管使用核能這樣的清潔能源，藍(lán)天會多起來，可是有關(guān)“核”帶來的輻射，卻成了大家議論的焦點。
鄂爾多斯盆地是中國第二大沉積盆地，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，巖芯就露出了本來面目。不過這些巖芯，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)成了通常所說的“天然本底照射”。據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計，我們接受的天然輻射平均是一年兩個毫希弗左右。
其實對于照射來說，它是一個量的積累，是有時間的概念的。在礦區(qū)工作的人員，胸口都佩戴了輻射劑量儀，每年都會把它送到權(quán)威的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測。而檢測出來的數(shù)值，他們每年只比普通人高了二點多個毫希弗。這是個啥概念呢，咱就這么說吧，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)低于這個數(shù)值的。再說明白一點，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。對于那些只要一咳嗽就驚天動地去拍胸片的同志來說，請問誰受的輻射更多呢？

這里是一處“地浸法”鈾礦開采試驗場。地表幾乎見不到什么，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抽液孔提出地表，最后在工廠把鈾提取出來。經(jīng)過提取加工后的鈾，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。
 
這個基地讓人嘖嘖稱奇的地方在于，芯塊制備車間內(nèi)，幾乎是一整套智能化生產(chǎn)。車間內(nèi)很少見到工人，車床中間的通道上，只見黃色的自動導(dǎo)航車，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，工作時要面對這么多芯塊，工人所受的職業(yè)照射每年也只比普通人高出1.3個毫希弗。
不過話說回來，核燃料在使用過后要干嘛去呢？我們都知道核燃料在裂變時會產(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有放射性了呢？它們都被存放在哪里？它們真的一無是處了嗎？還有沒有其它的用途？
哎呀呀，你們問題這么多，小科一個個回答得累死了，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，總裝機(jī)容量656.4萬千瓦，每年輸送約500億千瓦時的電量。
不是去看反應(yīng)堆嗎，為啥講秦山核電基地呢？我說~不來核電基地，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。
對用于核燃料的鈾來說，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，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臺機(jī)組中，秦山三期核電工程的2臺機(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。這對于乏燃料的再利用無疑是一個很好的解決辦法。
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特殊的水池中去儲存。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，降低危險性。
快堆
快堆是快中子反應(yīng)堆的簡稱，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，會釋放出快中子；這些快中子又會被鈾238吸收，變成钚239，從而使快堆中的核燃料變多，推動核裂變反應(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，簡單來說就是壓水堆的乏燃料可以拿來作為重水堆的新燃料循環(huán)使用。同時，這些乏燃料中還有大量的鈾和钚，通過后處理環(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，能源得到最大化利用，同時也降低了它輻射的風(fēng)險。