關(guān)于 裂變反應(yīng) 反應(yīng)堆 放射性的 科學(xué)短文

【專(zhuān)家解說(shuō)】：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?chē)碾娮訕?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(chēng)為核聚變能和核裂變能，簡(jiǎn)稱(chēng)核能。 本書(shū)內(nèi)提到的核能是指核裂變能。 前面提到核電廠(chǎng)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(gè)中子轟擊鈾－235原子核時(shí)，這個(gè)原子核能分裂成兩 個(gè)較輕的原子核，同時(shí)產(chǎn)生2到3個(gè)中了和射線(xiàn)，并放出能 量。如果新產(chǎn)生的中子又打中另一個(gè)鈾－235原子核，硬引 起新的裂變。在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，能量會(huì)源源不斷地釋放出來(lái)。 鈾－235裂變放出多少能量呢？請(qǐng)記住一個(gè)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(jì)，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。 反應(yīng)堆種類(lèi)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(qiáng)度和反應(yīng)的開(kāi)始與終止。 壓水堆以水作為冷卻劑在主泵的推動(dòng)下流過(guò)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(lái)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(chēng)為一回路，一回路高壓由穩(wěn)壓器來(lái)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(yùn)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(jī)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(dòng)氣輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，電就 源源不斷地產(chǎn)生出來(lái)，并通過(guò)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(guó)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(guó)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(lèi)型的核反應(yīng)堆并有多年 的安全管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，擁有一支專(zhuān)業(yè)齊全、技術(shù)過(guò)硬的 隊(duì)伍。核電站的建設(shè)和運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。我國(guó)目前 已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行自己的核電站。秦山核電站就 是由我國(guó)自己研究設(shè)計(jì)建造的。 4.什么是核電廠(chǎng) 電是電廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)的。我們知道有燒煤或石油的火力發(fā)電 廠(chǎng)，有靠水力發(fā)電的水電站，還有一些靠風(fēng)力、太陽(yáng)能、 地?zé)?、潮汐能、波浪能、沼氣生產(chǎn)電力的小型或?qū)嶒?yàn)性發(fā) 電裝置。核電廠(chǎng)就是一種靠原子核內(nèi)蘊(yùn)藏的能量，大規(guī)模 生產(chǎn)電力的新型發(fā)電廠(chǎng)。 核電廠(chǎng)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(lái)，并通過(guò)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(chǎng)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(xiàn)：α（ 阿爾法）射線(xiàn)、β（貝塔）射線(xiàn)，γ（伽瑪）射線(xiàn)。 以后的研究證明：α射線(xiàn)是α粒子（氦原子核）流，β射線(xiàn) 是β粒子（電子）流，統(tǒng)稱(chēng)粒子輻射。類(lèi)似的還有中了射線(xiàn)、 宇宙射線(xiàn)等。γ射線(xiàn)是波長(zhǎng)很短的電磁波，稱(chēng)為電磁輻射。 類(lèi)似的還有X射線(xiàn)等。 這些射線(xiàn)的共同特點(diǎn)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(jiàn)的熒光；4、通過(guò)物質(zhì)時(shí)有產(chǎn)生電離 作用。 射線(xiàn)主要通過(guò)電離作用對(duì)生物體產(chǎn)生一定的影響。 射線(xiàn)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(xiàn)的物質(zhì)。我們戴夜光表、作X光檢查、乘 飛機(jī)、吸煙都會(huì)接受一定的輻射劑量。但是，過(guò)高的輻射劑 量會(huì)引起有害健康的效應(yīng)。 兩個(gè)關(guān)于放射性的計(jì)量單位 6.什么是反應(yīng)堆 核反應(yīng)堆是一個(gè)能維持和控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而實(shí)現(xiàn)核 能熱能轉(zhuǎn)換的裝置。 核電廠(chǎng)用的壓水反應(yīng)堆有一個(gè)厚厚的鋼質(zhì)賀筒形外殼，腰部 有幾個(gè)進(jìn)水品和出水口，稱(chēng)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(guò)。水在此起兩個(gè)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(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變控制棒的位置來(lái) 實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(lái)說(shuō)，在核設(shè)施（例如核電廠(chǎng)）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(guò)或相當(dāng)于規(guī) 定限值的照射，則稱(chēng)為核事故。顯然，核事故的嚴(yán)重程度可 以有一個(gè)很大的范圍，為了有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)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(gè)等級(jí)。 由表可以看出，只有4－7級(jí)才稱(chēng)為“事故”。5級(jí)以上的事 故需要實(shí)施場(chǎng)外應(yīng)急計(jì)劃，這種事故世界上共發(fā)生過(guò)三次， 即蘇聯(lián)切爾諾貝利事故、英國(guó)溫茨凱爾事故和美國(guó)三里島事 故。