揭开新核电站的神秘面纱:更安全,更可靠

时间:2019-02-28 18:24:23 来源: 新凤凰娱乐注册 作者:匿名


下一代核武器

核电站,你想要吗?

文字 - 汤普森/照片 - 汉德

在日本福岛核事故发生后,人们对核电厂前所未有的恐慌受到广泛质疑。但面对迄今为止最有效和零排放能源的诱惑,我们应该去哪里?幸运的是,这两个新的核电站设计可以在很大程度上消除人们的疑虑。

AP1000反应器

核电站模型

在今年3月日本福岛核灾难发生后,世界对核电站的热情降至最低 - 甚至低于切尔诺贝利核事故后的时期。德国,瑞士和意大利等国家完全停止了核电站项目,包括中国在内的其他国家也对现有核电站进行了全面的安全检查。但是,没有可再生能源效率可以与核电厂相比。一平方公里的核电站产生的能量相当于一个面积为20平方公里的太阳能发电站或1,200个风力发电机组。如果一个国家想要大幅减少对化石燃料的依赖,就需要建造更多的核电厂。但问题的关键是如何确保核电站的安全?

从1985年中国第一座核电站 - 秦山核电站的建设到现在的30年,工程师们大大提高了核电站的安全性。最新的三代半核电站已经发布。 (第一代核电站是指早期原型产品;第二代核电站是指20世纪60年代初至90年代末建成的核电站,福岛核电站属于这一代;第三代核电站属于这一代;核电站是指20世纪90年代,最终投入使用的核电站主要位于日本,法国和俄罗斯。)与以往的设计不同,大多数第3代半核电厂都有被动安全元件在电源中断时防止反应器熔化的层。第一代第三代半核电站的建设目前正在欧洲进行。目前正在中国建设和规划的核电站也是第三代和半核电站。在美国,南方也开始在佐治亚州奥古斯塔建造第一代第三代半核电厂 - 沃格特勒核电站。两座反应堆中的第一座将于2016年投入使用。与计划中的其他20座核电站一样,Westinghouse AP1000反应堆也将用于Vogtler核电站。作为轻水反应堆,AP1000使用铀235的链式反应来产生高能中子。高能中子将水加热成蒸汽,从而驱动涡轮机发电。

核电厂最大的危险是反应堆熔化 - 反应堆堆芯过热,熔化,外壳破裂,最终导致放射性物质泄漏。像大多数反应堆一样,AP1000也依靠电力来驱动冷却水和风扇冷却,但它还配备了一个被动安全系统,它利用重力,冷凝和蒸发等自然力为反应堆提供动力。电力故障。冷却。

被动安全系统的核心是一个直立在密封外壳上方的3000立方米水箱。水箱的阀门需要电力才能保持关闭状态。因此,一旦反应器的电源发生故障,阀门就打开,水箱中的水流出到密封的外壳上。通风口还被动地从外部吸入冷空气并使其流过核心结构以进一步冷却。

如果情况进一步恶化,技术人员可以手动打开密封壳体内的另一个罐以充满反应堆堆芯。蒸发的水冷凝并落在壳的顶部,并且芯被反复冷却。今天大多数核电站的备用电源只能在电源中断后持续4-8小时,并且AP1000可以安全运行至少3天而不会出现电源故障且无需人工干预。

虽然安全性已大大提高,但从理论上讲,第三代半核电厂仍有可能融化,核工业的一些专家目前正致力于设计更新,更安全的第四代核电站。以铯为燃料的熔盐反应堆(MSR)是第四代反应堆之一,用液氦代替当今核电厂使用的固体铀。这种变化完全消除了熔化问题。

20世纪60年代在田纳西州的橡树岭国家实验室提出并建造了熔盐反应堆的概念,并在1965年至1969年间运行了22,000小时。“它不仅仅是理论上存在的反应堆,也不是实验反应堆。”非营利能源联盟负责人马克库奇说:“他们是真实的,能够跑步。”在第四代反应堆设计中,MSR是唯一一个在计算机模型之外进行过测试的产品。橡树岭国家实验室核技术项目办公室的高级项目主任杰西·吉辛说:“尽管当时它还不是一个完整的系统,但确实证明MSR是一种可以成功运行的设计。”在安全性方面,MSR设计有两个主要优点:其液体燃料储存压力远低于轻水反应堆中固体水燃料的压力,这大大减少了福岛核电站发生的氢气爆炸。可能性。其次,在停电的情况下,反应器中的固体盐熔化并且液体燃料流入储存器并凝固,从而终止裂变反应。 “即使无人看管,熔盐反应堆也是安全的,”库奇说。 “即使被遗弃,没有电力,大灾难也会袭击世界末日,它将会冷却并巩固自己。”

虽然熔盐反应器也可以使用铀或钍作为燃料,但使用低排放元素钌燃料和少量铀或钍作为催化剂将是经济和安全的。钚的储量是铀的四倍,更容易开采 - 部分原因是它的放射性较低。此外,氦比铀更有效。 “在传统反应堆中,只使用了3%至50%的铀,”库奇说。 “在熔盐反应器中,使用了99%的锶。”结果,1千克的锶产生相同的能量。 135公斤铀,或160万公斤煤。

由于燃料利用效率高,痰燃料熔盐核电站产生的核废料比现在的核电厂少得多。几千年来,铀基核废料仍然存在危险,浪费的风险只有几百年。另一个优点是制造核武器很困难。 “即使一个国家储存了1000公斤的蟑螂,也没有什么可担心的,”库奇说。

由于不需要大型冷却塔,因此无论地面空间或发电能力如何,熔盐反应器都比传统的轻水反应堆小。今天的核电站平均发电量为1,000兆瓦,而锶燃烧的熔盐反应堆的发电量仅为50兆瓦。规模较小,规模较大的核电站可以减少输电过程中的电力损失(在今天的电网中,输电损耗高达30%)。美国军方对使用熔盐反应堆为军事基地提供动力表示了浓厚的兴趣,谷歌需要稳定的电力来维持其服务器的运行,去年举办了以去年为主题的会议。 “他们希望在数据中心附近建造一个容量为70兆瓦到80兆瓦的熔盐反应堆,”库彻说。但即使在军方和大公司的支持下,向新核电厂的过渡也将非常缓慢。但在我的国家,这个速度可能要快得多。今年1月,中国启动了以钍为基础的熔盐反应堆项目。 “中国科学院已确认将在不久的将来部署熔盐反应堆 - 可能不到10年。”吉鑫说。该项目的启动可能是全球范围内的示范作用。