仲礼——人文讲座第十四期:轻水堆核电站原理及福岛核电站事故的分析

发布时间:2020-02-11访问量:1178

 

      2011年3月30日下午14:00,杜圣华研究员于研究生部五楼报告厅,为大家作了一场题为“轻水堆核电站原理及福岛核电站事故的分析”的精彩讲座。 
      杜圣华老师指出要想了解日本福岛核电站事故产生的影响,先要了解什么是核电,核能发电的原理。他主要从四大部分为我们详细阐释了核能的工作原理:一、核能是如何释放;二、原子核反应堆;三、核能发电原理;四、核能发电特点。 
      一、核能如何释放。在这一点上,,杜老师主要从3个方面进行了阐释:1.核能来源。杜老师详细的向我们阐释了原子核的结构和能够产生核能的原理。2.核能释放。核能释放分为重核裂变和轻核聚变。原子弹依据的是重核的裂变原理,而氢弹则是依据轻核聚变原理。3.核燃料资源。杜老师提到自然界中是存在大量的核燃料资源。 
      二、原子核反应堆。指能巩固以可控方式产生裂变反应的装置,其中有吸收中子的物质。反应堆的组成为燃料芯块、燃料组件和控制棒。杜老师通过图表的阐释,很好的说明了原子核反应堆。 
      三、核能发电原理。在讲述这一点上,杜老师核动力回路图生动的说明了核发电的原理,使我们能够较容易的明白核能的发电原理。 
      四、核能发电特点。杜老师指出核能发电具有四大特点:
1.高能量、少耗料。大大减少电站燃料运输和储存。
2.核电站是一座特殊核燃料生产厂。
3.发电成本已经低于火电。核电有利于发电成本的降低。
4.安全可靠的清洁能量。但仍需把握核电的安全性。 
      在分析完上述四点后,杜老师就日本福岛核电站事故进行了分析。 
      一、福岛核电站简介。福岛核电站是日本东京电力公司掌管的。1、2、3、4号机组为第一核电站,5、6号机组为第二核电站;六台机组全部采用沸水型反应堆。 
      二、事故过程。3月11日发生9级地震并引发特大海啸。临近震中的福岛第一、第二核电站供6台沸水堆核电机组和女川核电站2台机组分别受到损坏。 
      地震时核电站立刻停堆停机。由于核裂变后释放能量为5-6%,是裂变后继续释放能量的特点,因此在反应堆关闭后,冷却水必须继续流动。当主冷却剂泵停转时,可通过余热排出系统将堆芯热量带走,一直到核反应堆内温度降低到常温。上述余热冷却系统泵和阀由电动机提供动力,电动机由备用应急柴油发电机组供电。 
      但是,地震和海啸造成厂内、外全部失电,冷却水失流。.堆芯燃料棒烧毁,发生锆-水反应(一种放热反应),压力容器超压。根据事故报道,三台机组堆内均发生不同程度的锆-水反应,燃料棒烧毁,堆芯局部融化。 
      最后安全壳超压爆炸。核电站中反应堆压力容器内卸压派出高温高压蒸汽,氢气和放射性烈度气体进入反应堆安全壳。当氢气浓度达到4%时与安全壳内空气氧气发生激烈的化学反应即氢气爆炸,巨大的爆炸冲击力会造成安全壳爆破。这就是福岛第一核电站,1号、2号、3号机组先后发生爆炸的过程。一部分物质粒子造成附近12公里区域的空气、水、土地污染:另一部分被大气气流扩散到运城区域,放射性气体在扩散过程中逐步被稀释,辐射剂量下降,加上其自身发生衰变,最终被稀释掉。 
      此外,杜老师还分析了福岛4号机组事故性质。在地震之前4号机组正好进行停堆检修,堆芯核燃料全部移除反应堆存放在乏燃料水池内进行冷却。冷却系统也是需要电的。但由于地震造成了供电停滞,冷却系统失灵。水池内乏燃料释放余热会使乏燃料温度升高,水被蒸发烘干。乏燃料池烘干,乏燃料棒表面温度升高,引起厂房内温度升高,由于燃料厂房是不承压厂房,电器设备不阻燃,从而发生火灾。因此福岛4号机地事故性质与其他机组不同。 
      三、福岛核电站事故等级及对环境影响。福岛核电站事故上升为第六级,其属于堆芯大部分严重损坏,氢气在安全壳内爆炸,安全壳失效,放射性物质向大气环境释放。福岛核电站事故释放的放射性物质主要是气体。其放射性气体浓度均大大超过标准浓度。 
      四、生活中的放射性辐照。杜老师指出:实际上,人类生活在大自然中,到处存在着放射性,有自然的,也有人工。大自然本身就充斥着放射性。国际辐射防护委员会规定,广大居民允许从核工业区接受的最大个人剂量为5毫希/年(一个人平均每年受到的天然辐照量约为1毫希)。因此他认为,上海环保对本市区域的连续跟踪测量和大气分析,日本核污染对上海不会造成影响,上海市民不应对此感到恐慌。 
      他总结道,核电站事故对日本福岛影响仍是最大。首先,核电站机组内余热未放完;其次由于冷却系统失灵,冷却面临困难。冷却水如何处理也是个难题。 
      此外,他认为福岛核电站事故对我国而言也是个警示。对于核能的使用要做到严格、安全、可靠。核电只要能够做到严格审批,合理利用,安全防范,仍然是国家的重要战略选择。在可预见的将来,核电仍然是很有前景的。
      最后,杜老师解答了同学们提出的相关问题。讲座在热烈的掌声中结束。
 

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