核電的裂變，聚變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

【專家解說】：核電基本知識 1.什么是核能 世界上一切物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，原子又是由原子核和 它周圍的電子構(gòu)成的。輕原子核的融合和重原子核的分裂 都能入出能量，分別稱為核聚變能和核裂變能，簡稱核能。 本書內(nèi)提到的核能是指核裂變能。 前面提到核電廠的燃料是鈾。鈾是一種重金屬元素，天然 鈾由三種同位素組成： 鈾－235 含量0.71% 鈾－238 含量99.28% 鈾－234 含量0.0058% 鈾－235是自然界存在的易于發(fā)生裂變的唯一核素。 當(dāng)一個中子轟擊鈾－235原子核時，這個原子核能分裂成兩 個較輕的原子核，同時產(chǎn)生2到3個中了和射線，并放出能 量。如果新產(chǎn)生的中子又打中另一個鈾－235原子核，硬引 起新的裂變。在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，能量會源源不斷地釋放出來。 鈾－235裂變放出多少能量呢？請記住一個數(shù)字， 即 1千克鈾－235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃 燒放出的能量。 2.核反應(yīng)堆原理 反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)計，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。 反應(yīng)堆種類很多，核電站中使用最多的是壓水堆。 壓水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指頭大的燒結(jié)二 氧化鈾芯塊，裝到鋯合金管中，將三百多根裝有芯塊的鋯 合金管組裝在一起，成為燃料組件。大多數(shù)組件中都有一 束控制棒，控制著鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的強度和反應(yīng)的開始與終止。 壓水堆以水作為冷卻劑在主泵的推動下流過燃料組件，吸 收了核裂變產(chǎn)生的熱能以后流出反應(yīng)堆，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器， 在那里把熱量傳給二次側(cè)的水，使它們變成蒸汽送去發(fā)電， 而主冷卻劑本身的溫度就降低了。從蒸汽發(fā)生器出來的主 冷卻劑再由主泵送回反應(yīng)堆去加熱。冷卻劑的這一循環(huán)通 道稱為一回路，一回路高壓由穩(wěn)壓器來維持和調(diào)節(jié)。 3.什么是核電站 火力發(fā)電站利用煤和石油發(fā)電，水力發(fā)電站利用水力發(fā)電， 而核電站是利用原子核內(nèi)部蘊藏的能量產(chǎn)生電能的新型發(fā) 電站核電站大體可分為兩部分：一部分是利用核能生產(chǎn)蒸 汽的核島、包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)；另一部分是利 用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島，包括汽輪發(fā)電機系統(tǒng)。 核電站用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的 核燃料在一種叫“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量 熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器 內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動氣輪機帶著發(fā)電機一起旋轉(zhuǎn)，電就 源源不斷地產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。這就是 最普通的壓水反應(yīng)堆核電站的工作原理。 在發(fā)達(dá)國家，核電已有幾十年的發(fā)展歷史，核電已成為一 種成熟的能源。我國的核工業(yè)已也已有40多年發(fā)展歷史， 建立了從地質(zhì)勘察、采礦到元件加工、后處理等相當(dāng)完整 的核燃料循環(huán)體系，已建成多種類型的核反應(yīng)堆并有多年 的安全管理和運行經(jīng)驗，擁有一支專業(yè)齊全、技術(shù)過硬的 隊伍。核電站的建設(shè)和運行是一項復(fù)雜的技術(shù)。我國目前 已經(jīng)能夠設(shè)計、建造和運行自己的核電站。秦山核電站就 是由我國自己研究設(shè)計建造的。 4.什么是核電廠 電是電廠生產(chǎn)出來的。我們知道有燒煤或石油的火力發(fā)電 廠，有靠水力發(fā)電的水電站，還有一些靠風(fēng)力、太陽能、 地?zé)帷⒊毕?、波浪能、沼氣生產(chǎn)電力的小型或?qū)嶒炐园l(fā) 電裝置。核電廠就是一種靠原子核內(nèi)蘊藏的能量，大規(guī)模 生產(chǎn)電力的新型發(fā)電廠。 核電廠用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的 核燃料在一種叫做“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大 量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生 器內(nèi)產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。這就是最普通 的壓水反應(yīng)堆核電廠的工作原理。 5.什么是放射性 約在100年前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)能放出三種射線：α（ 阿爾法）射線、β（貝塔）射線，γ（伽瑪）射線。 以后的研究證明：α射線是α粒子（氦原子核）流，β射線 是β粒子（電子）流，統(tǒng)稱粒子輻射。類似的還有中了射線、 宇宙射線等。γ射線是波長很短的電磁波，稱為電磁輻射。 類似的還有X射線等。 這些射線的共同特點是：1、有一定穿透物質(zhì)的能力；2、人 的五官不能感知，但能使照相底片感光；3、照射到某些特 殊物質(zhì)上能發(fā)出可見的熒光；4、通過物質(zhì)時有產(chǎn)生電離 作用。 射線主要通過電離作用對生物體產(chǎn)生一定的影響。 射線并不可怕，我們吃的食物、住的房屋，甚至我們的身體 內(nèi)都有能放出射線的物質(zhì)。我們戴夜光表、作X光檢查、乘 飛機、吸煙都會接受一定的輻射劑量。但是，過高的輻射劑 量會引起有害健康的效應(yīng)。 兩個關(guān)于放射性的計量單位 6.什么是反應(yīng)堆 核反應(yīng)堆是一個能維持和控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而實現(xiàn)核 能熱能轉(zhuǎn)換的裝置。 核電廠用的壓水反應(yīng)堆有一個厚厚的鋼質(zhì)賀筒形外殼，腰部 有幾個進(jìn)水品和出水口，稱為壓力容器，900兆瓦的壓水堆， 其壓力容器高12米，直徑3.9米，壁厚約0.2米。 壓力容器內(nèi)是堆芯，堆芯由燃料組件和控制棒組件等組成。 水在它們的間隙中流過。水在此起兩個作用，一是降低中子 的速度使之易于被鈾－235核吸收，二是帶出熱量。900兆瓦 的壓水堆 一般裝有157個燃料組件，約含80噸二氧化鈾。 壓力容器頂裝有控制棒驅(qū)動機構(gòu)，通過改變控制棒的位置來 實現(xiàn)開堆、停堆（包括緊急停堆）和調(diào)節(jié)功率的大小。 7.什么叫做核事故 一般來說，在核設(shè)施（例如核電廠）內(nèi)發(fā)生了意外情況，造 成放射性物質(zhì)外泄，致使工作人員和公眾受超過或相當(dāng)于規(guī) 定限值的照射，則稱為核事故。顯然，核事故的嚴(yán)重程度可 以有一個很大的范圍，為了有一個統(tǒng)一的認(rèn)識標(biāo)準(zhǔn)，國際上 把核設(shè)施內(nèi)發(fā)生的有安全意義的事件分為七個等級。 由表可以看出，只有4－7級才稱為“事故”。5級以上的事 故需要實施場外應(yīng)急計劃，這種事故世界上共發(fā)生過三次， 即蘇聯(lián)切爾諾貝利事故、英國溫茨凱爾事故和美國三里島事 故。