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1、核电站与原子弹核电站与原子弹时间:2006 年 10 月 10 日 字体：大 中 小核电的安全性究竟怎样呢？为了解决这个问题，有些国家的核电站对外开放，组织人们参观。实际情况说明，核电不但是安全的，而且它的危险性比其他许多能源都小。核电站的反应堆不会像原子弹那样爆炸，它的潜在危险是强放射性裂变产物的泄漏，造成对周围环境的污染。原子弹是由高浓度的（大于 93%）裂变物质铀235 或钚239 和复杂而精密的引爆系统所组成的。通过引爆系统把裂变物质压紧在一起，达到超临界体积，于是瞬时形成剧烈的不受控制的链式裂变反应，在极短时间内，释放出巨大的核能，产生了核爆炸。而反应堆的结构和特性与原子弹完全不同，
2、反应堆大都采用低浓度裂变物质作燃料，而且这些燃料都分散布置在反应堆内，在任何情况下，都不会像原子弹那样将燃料压紧在一起而发生核爆炸。而且，反应堆有各种安全控制手段，以实现受控的链式裂变反应。 在设计上总是使反应堆具有自稳定特性，即当核能意外释放太快，堆芯温度上升太高时，链式裂变反应就会自行减弱乃至停止。核电站不会像原子弹爆炸，核燃料中的有效成分是铀235，铀235 同样也是原子弹中的核炸药，那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢？不必担心，绝没有这种可能性！核燃料中铀235 的含量约为 3%，而核炸药中铀235 含量高达90%以上。核燃料引不起核爆炸，正像啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以
3、点燃，而啤酒则因酒精含量低却不能点燃一样。转自中国科普博览网站控制保护系统控制保护系统时间:2005 年 12 月 22 日 字体：大 中 小当反应堆的功率过高，温度上升较快，中子数增加需用的时间太短，冷却剂流量过低时，通过控制系统可迅速实现停堆，或降低功率以免损坏堆芯。如上所述，轻水堆除由于负反应性效应带来的自调节性能以外，还采用流量控制、化学补偿和液体毒物来实现控制保护。仪表、信号和控制电路都工作在可靠的状态，对重要的参数，有三套独立的监测控制装置，并按照一定的原则动作。这样既能确保事故停堆，又可避免因仪器故障引起的误动作。可靠的冷却系统。该系统可保证反应堆在正常工作状态或发生事故时将燃料
4、发生的热量带走，避免燃料元件烧毁。例如，轻水堆失去冷却水的事故是假想的严重事故。如果管道破裂，其中最严重的情况是一回路最大直径的管道破裂，造成两个断口涌出，致使反应堆失水。堆芯将要烧坏，大量的放射性物质可能释放到安全壳内。此时，反应堆自动紧急停闭，多重安全设施立即起保护作用。（图 a）其一，由于一回路的压力陡降，应急堆芯冷却系统中的安全注水箱立即自动顶开逆止阀门，向一回路紧急注水，补偿系统中流失的冷却剂（图 b）。其二，与此同时，应急堆芯冷却系统中的高、低压安全注水泵相继起动，把贮水箱中的水连续注入反应堆一回路，保证堆芯得到水的淹没和冷却。安全壳喷淋泵也同时起动，把水喷入安全壳内，使壳内水汽冷
5、凝，压力下降，放射性物质被水吸收（图 c）。其三，贮水箱中的水用完后，安全注水泵立即改从安全壳地坑吸水，再循环注入反应堆，确保长时间冷却需要。耐压的安全壳厂房始终保持严格密封，不使放射性物质泄漏（图 d）。转自中国科普博览网站反应堆安全控制系统反应堆安全控制系统时间:2005 年 12 月 22 日 字体：大 中 小现在我们来说明为了反应堆安全正常运行而设置的控制系统。所谓安全正常运行，是指反应性随介质温度、密度和堆内吸收中子的毒物的数量发生变化时，还要保持再生系数 K1。欲实现这一点，通常用控制棒抵消多余的反应性，把多余的中子吸收掉。当反应性减小时，就把控制棒逐渐拉出堆外，直到完全提出，这时
6、反应堆非装新料不可。此外，为了在发生事故时快速停堆，设置了安全棒。反应性增大时，安全棒可抑制反应性的增加，因为它具有很强的吸收中子的本领。平时安全棒被置于堆芯之外，发生事故时靠重力或其他外力，在 0.1l 秒的时间内自动插入堆芯，将链式反应熄灭，以免造成损坏或危险。还有，功率保护电路系统通常在反应堆功率超过设计满功率的1020%时，使安全棒动作，实行紧急停堆。针对核电站的危险，为防事故的发生，在设计中，采取了种种安全措施，其主要出发点是建立在防止燃料元件的不正常温度升高和阻止裂变产物大量逸散到环境中去。如果能做到这两点，也就保证了核电站的安全。安全的具体措施如下：为了防止放射性物质的泄漏，核电
7、站设置了四道安全屏障。第一道屏障是核燃料芯块。现代反应堆广泛采用耐高温、耐辐射和耐腐蚀的二氧化铀陶瓷核燃料。经过烧结、磨光的这些陶瓷型的核燃料芯块能保留住 98%以上的放射性裂变物质不使逸出，只有穿透能力较强的中子和 射线才能辐射出来。这就大大减少了放射性物质的泄漏。第二道屏障是锆合金包壳管。二氧化铀陶瓷芯块被装入包壳管，叠成柱体，组成了燃料棒。由锆合金或不锈钢制成的包壳管必须绝对密封，在长期运行的条件下不使放射性裂变产物逸出，一旦有破损，要能及时发现，采取措施。第三道屏障是压力容器和封闭的一回路系统。这屏障足可挡住放射性物质外泄。即使堆芯中有1%的核燃料元件发生破坏，放射性物质也不会从它里面
8、泄漏出来。第四道屏障是安全壳厂房。它是阻止放射性物质向环境逸散的最后一道屏障，它一般采用双层壳体结构，对放射性物质有很强的防护作用，万一反应堆发生严重事故，放射性物质从堆内漏出，由于有安全壳厂房的屏障，对厂房外的环境和人员的影响也微乎其微。转自中国科普博览网站反应堆的固有安全性反应堆的固有安全性时间:2005 年 12 月 22 日 字体：大 中 小在由于某些原因从外部引入反应性，使中子通量增加（核燃料、冷却剂温度上升）的情况下，反应堆本身具有防止核反应失控的工作特性。我们称这种特性为固有的安全性。固有特性来自反应堆本身所具有的负反应性温度效应、空泡效应、多普勒效应、氙和钐的积累和核燃料的燃耗
9、等。反应堆内各部分温度升高而再生系数 K 变小的现象称为负反应性温度效应，对反应堆的稳定性和安全性起决定作用。反应堆冷却剂中，特别是在沸水堆中产生的蒸汽泡，随功率增长而加大，从而造成相当大的负泡系数，使反应性下降，这个效应叫空泡效应，有利于反应堆运行的安全。 多普勒效应是指裂变中产生的快中子在慢化过程中被核燃料吸收的效应。它随燃料本身的温度变化而有很大的变化。特别重要的是这种效应是瞬时的，当燃料温度上升时，它马上就起作用。在裂变产物中积累起来的氙和钐是对反应堆毒性很大的元素，这两种元素很容易吸收热中子，使堆内的热中子减少，反应性也下降。一般说来，反应堆长期运行之后，反应性要下降，这是由于燃料的
10、燃耗加深而引起的。以上这些效应，一般都有利于反应堆运行的安全，但在一定的条件下，也有不利的一面。在轻水堆情况下，有三个效应是起作用的。第一，由于燃料温度的上升，铀238 吸收中子的份额增加，从而使反应性有很大的下降（负反应性），是多普勒效应起了作用；第二，轻水慢化剂温度升高，其密度变小，中子与慢化剂碰撞的机会减少，中子慢化效果降低，反应性减小，负反应性温度效应起了作用；第三，轻水冷却剂温度升高，就产生气泡，其道理与第二点相同。由于中子泄漏增加，使反应性有很大下降，这就是所谓的空泡效应。在气冷堆的情况下，由于多普勒效应的作用，燃料给出了负的温度效应。另一方面，因为气冷堆的功率密度低，石墨的热容量
11、大，所以当发生事故时，堆芯温度上升慢，二氧化碳冷却剂的密度低，即使在冷却剂丧失的情况下，对反应性几乎也没有什么影响，功率仍将继续上升，这时，要靠快停堆系统来控制。转自中国科普博览网站能源事故隐患能源事故隐患时间:2005 年 12 月 22 日 字体：大 中 小关心环境的大多数人对核电的担心还在于事故情况下发生不可控制的放射性释放的风险问题。已经发生过两起重大核电站事故。在这两起事故中，反应堆堆芯均遭破坏，但在其它方面不尽相同。如同西方工业化国家中的大多数动力反应堆一样，三里岛的动力堆也有一个安全壳，后来起到了设计所要求的安全屏障的作用，所以没有造成严重的放射性释放，并且无人员伤亡。切尔诺贝利
12、核电站事故中的反应堆没有安全壳，所以造成大量的放射性物质的释放。作为一起工业事故，尽管切尔诺贝利事件在某些方面是独特的，但其伤亡人数并不罕见，其他能源生产方式同样造成伤亡。在北海开采石油的平台 1988 年就有 165 人死亡，德国的一座煤矿同年发生爆炸，造成 57 名矿工死亡。1989 年，在前苏联的天然气管道因泄漏而爆炸时有两列客车经过，结果死了 600 多人。全世界在几年内死去的煤矿工人达数以万计。1984 年墨西哥城的一起天然气爆炸事故中造成 450 人死亡，几千人受伤。1979 年印度的一座水电站大坝倒塌，有 15，000 人丧生。切尔诺贝利事故是严重的，但是在前苏联和其他国家，这起事故使得许多措施得到贯彻，以进一步降低发生各种事故的风险。无论是在航空或在人类的任何其他活动中，没有风险是不可能的。但安全也不是一个不变的概念，它正在不断地发展。特别重要的是要采取措施确保即使在重大的反应堆事故中，也不造成放射性释放。例如，安全壳要有这样的结构，即一方面能使安全壳中任何过压得到释放，另一方面又能使任何放射性物质得到过滤。转自中国科普博览网站
