核電站利用是什么原理,前景如何,安全嗎

【專家解說】：工作原理 核電站(nuclear power plant)是利用核分裂(Nuclear Fission)或核融合(Nuclear Fusion)反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠。目前商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用核分裂反應(yīng)而發(fā)電。核電站一般分為兩部分:利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島(包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng))和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島(包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng))，使用的燃料一般是放射性重金屬:鈾、钚。 核電站以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，使核能轉(zhuǎn)變成熱能來加熱水產(chǎn)生蒸汽。利用蒸汽通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，使機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。一般說來，核電站的汽輪發(fā)電機(jī)及電器設(shè)備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。 安全原則 為了保護(hù)核電站工作人員和核電站周圍居民的健康，核電站必須始終堅(jiān)持“質(zhì)量第一，安全第一”的原則。核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行均采用縱深防御的原則，從設(shè)備、措施上提供多等級(jí)的重疊保護(hù)，以確保核電站對(duì)功率能有效控制，對(duì)燃料組件能充分冷卻，對(duì)放射性物質(zhì)不發(fā)生泄漏?？v深防御原則一般包括五層防線，第一層防線:精心設(shè)計(jì)、制造、施工，確保核電站有精良的硬件環(huán)境。建立周密的程序，嚴(yán)格的制度，對(duì)核電站工作人員有高水平的教育和培訓(xùn)，人人注意和關(guān)心安全，有完備的軟件環(huán)境。第二層防線:加強(qiáng)運(yùn)行管理和監(jiān)督，及時(shí)正確處理異常情況，排除故障。第三層防線在嚴(yán)重異常情況下反應(yīng)堆正常的控制和保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，防止設(shè)備故障和人為差錯(cuò)造成事故。第四層防線:發(fā)生事故情況時(shí)，啟用核電站安全系統(tǒng)包括各外設(shè)安全系統(tǒng)加強(qiáng)事故中的電站管理，防止事故擴(kuò)大保護(hù)反應(yīng)堆廠房安全殼。第五層防線萬一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故并伴有放射性外泄啟用廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃努力減輕事故對(duì)周圍居民和環(huán)境的影響。 安全保護(hù)系統(tǒng)均采用獨(dú)立設(shè)備和冗余布置， 均備有事故電源，安全系統(tǒng)可以抗地展和在蒸汽- 空氣及放射性物質(zhì)的惡劣環(huán)境中運(yùn)行。核電站運(yùn)行人員須經(jīng)嚴(yán)格的技術(shù)和管理培訓(xùn)，通過國(guó)家核安全局主持的資格考試，獲得國(guó)家核安全局頒發(fā)的運(yùn)行值崗操作員或高級(jí)操作員執(zhí)照才能上崗，無照不得上崗。執(zhí)照在規(guī)定期內(nèi)有效， 過期后必須申請(qǐng)核發(fā)機(jī)關(guān)再次審查。 萬一發(fā)生了核外泄事故，應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急計(jì)劃。應(yīng)急計(jì)劃的內(nèi)容主要包括:疏散人員，封閉核污染區(qū)(核反應(yīng)堆及核電站)，清除核污染，以保證人身安全和環(huán)境清潔。 按照縱深防御的原則，在核燃料和環(huán)境外部空氣之間設(shè)置了四道屏障。即第一道屏障:燃料芯塊核然料放在氧化鈾陶瓷芯塊中，并使得大部分裂變產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物95%以上保存在芯塊內(nèi)。第二道屏障:燃料包殼，燃料芯塊密封在鉛合金制造的包殼中構(gòu)成核燃料芯棒錯(cuò)合金，具有足夠的強(qiáng)度且在高溫下不與水發(fā)生反應(yīng)。第三道屏障:壓力管道和容器冷卻劑系統(tǒng)將核燃料芯棒封閉在20cm以上的鋼質(zhì)耐高壓系統(tǒng)中避免放射性物質(zhì)泄漏到反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)。第四道屏障:反應(yīng)堆安全殼用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)筑壁厚近100cm，內(nèi)表面加有6mm的鋼襯，可以抗御來自內(nèi)部或外界的飛出物，防止放射性物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境。 前景規(guī)劃 能源結(jié)構(gòu) 核電與水電、火電一起構(gòu)成世界能源的三大支柱，在世界能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位。世界上第一座核電站1954年在蘇聯(lián)建成，而中國(guó)核電起步相對(duì)較晚，自1991年自行設(shè)計(jì)建造的浙江秦山核電站并網(wǎng)發(fā)電以來，共有廣東大亞灣、秦山二期、廣東嶺澳、秦山三期、江蘇田灣6座核電站11臺(tái)機(jī)組先后投入運(yùn)行。首個(gè)在海島上建設(shè)的福建寧德核電站于2008年2月正式動(dòng)工。 至2009年，世界各國(guó)核電站總發(fā)電量的比例平均為17%，核發(fā)電量超過30%的國(guó)家和地區(qū)至少有16個(gè)，美國(guó)有104座核電站在運(yùn)行，占其總發(fā)電量的20%;法國(guó)59臺(tái)核電機(jī)組，占其總發(fā)電量的80%;日本有55座核電站，占總發(fā)電量的30%以上。中國(guó)已投產(chǎn)核電裝機(jī)容量約900多萬千瓦，僅占電力總裝機(jī)量的2%左右，比例很低。 長(zhǎng)期布局 世界: 據(jù)預(yù)測(cè)，到2000年，全世界已安裝的核電站的裝機(jī)容量將達(dá)到4970~6460億瓦;到2025年，將增加到8750~21600億瓦。 中國(guó): 2011年通過國(guó)家發(fā)改委審批并已上報(bào)國(guó)務(wù)院的《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，重點(diǎn)圍繞提高碳減排和非化石能源比重“兩個(gè)目標(biāo)”展開;非化石能源產(chǎn)業(yè)將步入發(fā)展期。根據(jù)規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)新能源發(fā)電裝機(jī)2.9億千瓦，約占總裝機(jī)的17%。其中，核電裝機(jī)將達(dá)到7000萬千瓦。規(guī)劃指出，“中長(zhǎng)期來看，發(fā)展無污染的清潔煤發(fā)電技術(shù)是中國(guó)實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(IGCC)將成為未來煤電主流?！? 由中國(guó)工程院院士潘自強(qiáng)為主執(zhí)筆人的核能專題組，經(jīng)過兩年多的論證研究認(rèn)為，“加速發(fā)展核電是必要的，是滿足中國(guó)能源發(fā)展需要的現(xiàn)實(shí)途徑，也是解決中國(guó)能源環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)的重要途徑?！睂ｎ}組提出了核電發(fā)展的中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo):2020年核電總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到7000萬千瓦，核電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的4.6%，核發(fā)電量將占總電量的7.0%左右。2030年達(dá)到2億千瓦，核電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的10%，核發(fā)電量占總電量的15%。2050年達(dá)到4億千瓦，核電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的16%，核發(fā)電量占總發(fā)電量的比重為24%。 按照長(zhǎng)期規(guī)劃，中國(guó)核電戰(zhàn)略將“堅(jiān)持發(fā)展百萬千瓦級(jí)先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)路線，按照熱中子反應(yīng)堆(熱堆)--快中子反應(yīng)堆(快堆)--受控核聚變堆‘三步走’的戰(zhàn)略開展工作”，并“堅(jiān)持核燃料閉合循環(huán)的技術(shù)路線”。[