核能发电原理.ppt

1、核 能 发 电 2009-05-04,发展核电的必要性,核能发电的优缺点,核电的安全性,核能及其机理,核电站,月球的核应用,世界核电的现状,我国核电发展的新热潮,核 能 及 其 机 理,原子的组成 原子是由质子、中子和电子组成的。世界上一切物质都是 由原子构成的，任何原子都是由带正电的原子核和绕原子核旋 转的带负电的电子构成的。一个铀-235原子有92个电子，其原 子核由92个质子和143个中子组成。50万个原子排列起来相当 一根头发的直径。如果把原子比作一个巨大的宫殿，其原子核 的大小只是一颗黄豆,而电子相当于一根大头针的针尖。一座 100万千瓦的火电厂，每年要烧掉约330万吨煤，要用许多列

2、火 车来运输。而同样容量的核电站一年只用30吨燃料。,2. 原子核的结构 原子核一般是由质子和中子构成的，最简单的氢原子核只 有一个质子，原子核中的质子数（即原子序数）决定了这个原 子属于何种元素，质子数和中子数之和称该原子的质量数。 3. 同位素 质子数相同而中子数不同的一些原子，或者说原子序 数相同而原子质量数不同的一些原子，它们在化学元素周期 表上占据同一个位置，称为同位素。所以，“同位素”一词用 来确指某个元素的各种原子，它们具有相同的化学性质。 同 位素按其质量不同通常分为重同位素(如铀-238、铀-235、铀- 234和铀-233）和轻同位素（如氢的同位素有氘、氚）。,4. 重核裂

3、变 重核裂变是指一个重原子核，分裂成两个或多个中等原子 量的原子核，引起链式反应，从而释放出巨大的能量。例如， 当用一个中子轰击-235的原子核时，它就会分裂成两个质量 较小的原子核，同时产生23个中子和、等射线，并释放 出约200兆电子伏特的能量。 如果再有一个新产生的中子去轰 击另一个铀-235原子核，便引起新的裂变，以此类推，裂变反 应不断地持续下去，从而形成了裂变链式反应，与此同时，核 能也连续不断地释放出来。 这只是可能的反应。,核裂变产物非常复杂，已发现的裂变产物有35种元素（从 到 - 钆（读ga第二声）放射性核有200种以上。,5. 轻核聚变 两个较轻的原子核聚合成一个较重的原

4、子核，同时放出巨 大的能量，这种反应叫轻核聚变反应。在太阳等恒星内部，因 压力、温度极高，轻核才有足够的动能去克服静电斥力而发生 持续的聚变。自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进 行，故称为“热核聚变反应”。 氢弹是利用氘氚原子核的聚变反应瞬间释放巨大能量起杀 伤破坏作用，正在研究受控热核聚变反应装置也是应用这一基 本原理，它与氢弹的最大不同是，其释放能量是可以被控制。 D-重氢（氘） T-超重氢（氚）,人类对轻核聚变的认识最早来自于对太阳的研究。人所皆 知，高悬在头顶的太阳时时向外辐射巨大的能量，那么，这些 能量从何而来？太阳为什么亿万年来发光不息？ 1920年英国天文学家爱丁顿推测这

5、些能量很可能产生于太 阳内部某些粒子的相互作用。1929年美国天文学家HN罗素 经过研究，认识到太阳总体积的60是氢，（现已知是78左 右）。既然太阳上大部分是氢，还有不少氦，于是人们便猜测 到太阳上可能进行着氢核聚变为氦核的过程。1938年，德国出 生的美籍物理学家贝特和德国物理化学家魏茨泽克分别独立地 论证了太阳辐射靠氢核聚变为氦核来维持的可能性，提出太阳 上的热核反应是氢聚变成氦。在太阳上，每秒钟都有6亿5千万,吨氢聚合成氦，同时发生460万吨的质量亏损，据估计这样反 应还能维持五十亿年左右，并且聚变反应是恒星所辐射的能量 源泉。,6. 核能的产生 原子反应作用一般有两种形式：第一种是我

6、們所熟悉的那 种化学反应（Chemical Reaction） 另一种即是核子反应（Nuclear Reaction）。在核子反应作用 中，不仅像化學反应中其原子结构中的轨道电子数会改变，而 且，其原子核也会发生变化，但是，這种核子反应，並不是所 有元素都可发生，只有某些原子核不稳定的轻质量或重质量元 素较易发生，例如：氢和锂、钍和铀等。,核子反应又有许多种类，但只有裂变和聚变反应才会产生大量 的能量。所以，所谓核能，也就是指从这两种核子反应中所产 生的能量。 不管是裂变还是聚变反应，反应后产生的新原子核的质量 之和都轻于参加反应的原子核质量之和。而我们对核能的应用 ，就是从这些轻微的质量差（

7、质量亏损）中获得，因为，根据 爱因斯坦的质能公式，质量能够转换成能量，能量也能转换成 质量。通过这个公式，极小的质量即可变成极大的能量 这是因为在重组原子核过程中其結合能（Binding engry ）释放出來的缘故。,爱因斯坦的公式是：,現在，我們根据这一公式来计算一下从分裂中能得到的能量大小。试以铀235（U235）的分裂为例，其分裂过程如下：,在核裂变过程中，每1g参加反应的铀-235可放出约8百万 kJ的能量，而每1g煤完全燃烧时放出的热量约为30kJ。铀-235 原子核完全裂变放出的能量是同量煤完全燃烧放出能量的 2700000倍。也就是说1克-235完全裂变释放的能量相当于2 吨半

8、优质煤完全燃烧时所释放的能量。可见核能是多么巨大。 同样质量的氢（氘和氚）聚变放出的能量约为铀-235的裂 变放出的能量的4倍。 原子弹就是利用原子核裂变放出的能量起杀伤破坏作用, 而核电反应堆也是利用这一原理获取能量，所不同的是，它是 可以控制的。,核 电 站,1. 什么是核电站 核电站就是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进 行发电的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反 应就在其中进行。,2. 核电站工作原理 核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的 设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热 能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电 机一起旋

9、转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面 八方。,核 反 应 堆,核反应堆及其组成 核反应堆是以铀（钚或铀钚混合物）作核燃料实现可控核 裂变链式反应的装置，核反应堆是核电厂的心脏，核裂变链式 反应在其中进行。 1942年美国芝加哥大学建成了世界上第一座自持的链式反 应装置，从此开辟了核能利用的新纪元。 反应堆由堆芯、冷却系统、慢化系统、反射层、控制与保 护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。,堆芯中的燃料：反应堆的燃料，不是煤、石油，而是可裂变材 料。自然界天然存在的易于裂变的材料只有-235，它在天然 铀中的含量仅有0.711，另外两种同位素-238和-234各 占99.238和0.0

10、058，后两种均不易裂变。 另外，还有两种利用反应堆或加速器生产出来的裂变材料 -233和Pu-239。 U-233的制备： 这种方法可以把地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料,钚-239（Pu-239)是比铀-235更好的核燃料，其裂变速度快 ，临界质量小，是核武器重要的核燃料。但是它的毒性大，生 产成本高，要建造复杂的生产堆和后处理厂，才能实现工业化 的生产。它是通过反应堆中产生的慢中子轰击铀-238人工生产 的。,用这些裂变材料制成金属、金属合金、氧化物、碳化物等形式 作为反应堆的燃料。 核燃料元件：经过提纯或同位素分离后的铀，还不能直接 用作核燃料，还要经过化学，物理、机械加工等复杂而又

11、严格 的过程，制成形状和品质各异的元件，才能供各种反应堆作为 燃料来使用。这是保证反应堆安全运行的一个关键环节。按组 分特征，可分为金属型、陶瓷型和弥散型三种；按几何形状分 ，有柱状、棒状、环状、板状、条状、球状、棱柱状元件；按 反应堆分，有试验堆元件，生产堆元件，动力堆元件（包括核 电站用的核燃料组件）。 核燃料元件种类繁多，一般都由芯体和包壳组成。元件包 壳是燃料芯块的密封外壳。包壳材料有铝、锆合金和不锈钢等 。,核燃料元件在核反应堆中的工作状况十分恶劣，长期处于强辐 射、高温、高流速甚至高压的环境中，因此，芯体要有优良的 综合性能。对包壳材料还要求有较小的热中子吸收截面（快堆 除外），在

12、使用寿期内，不能破损。因此，核燃料元件制造是 一种高科技含量的技术。 将固体核燃料制成燃料元件，按照一定的栅格排列，插在 慢化剂中，组成非均匀的堆芯。,控制与保护系统中的控制棒和安全棒：为了控制链式反应 的速率在一个预定的水平上，需用吸收中子的材料做成吸收棒 ，称之为控制棒和安全棒。控制棒用来补偿燃料消耗和调节反 应速率；安全棒用来快速停止链式反应。吸收体材料一般是硼 、碳化硼、镉、银铟镉等。当反应堆处于未运行状态时，控制 棒与燃料元件放在一起，中子首先被控制棒中的吸收材料吸收 掉而不会引起核燃料的链式裂变反应；开堆时，将控制棒提起 ，中子源产生的中子引起核燃料的链式裂变反应。当反应堆运 行时

13、，由于核燃料多于临界质量而产生的过剩反应也是由控制 棒中的中子吸收物来平衡掉。控制棒位置不同，吸收中子的能 力也不同，由此可以调节反应堆的功率。 冷却系统中的冷却剂：核裂变释放的能量，会使燃料元件 温度升高，必须及时地把热量带出堆芯，否则就会发生堆芯熔,化的重大事故。为了将裂变的热导出来，反应堆必须有冷却剂 ，常用的冷却剂有轻水、重水、氦和液态金属钠等。 为了使冷却剂不断循环使用，反应堆设有冷却回路。冷却 回路分为自然循环和非自然循环。自然循环是靠处于不同高度 下的冷却剂温度不同，下方的冷却剂温度高，密度小，上方的 冷却剂温度低，密度大，由温度差引起冷却剂（液体或气体） 密度差而产生推动力，使

14、冷却剂循环流动起来。非自然循环又 称强制循环，是用泵使液体冷却剂流动起来，或用风机使气体 冷却剂流动起来。 慢化系统中的慢化剂：由于慢速中子更易引起铀-235裂变 ，而中子裂变出来则是快速中子，所以有些反应堆中要放入能 使中子速度减慢的材料，就叫慢化剂，一般慢化剂有水、重水 、石墨等。,反射层：又叫中子反射层。裂变产生的中子总会有一部分 逃逸到堆芯外面去。为了减少这些中子的损失，在堆芯外面围 上一层材料构成反射层，把那些从堆芯逃逸出来的中子反射回 去。反射层可以是重水、轻水、铍、石墨或其它材料。 屏蔽系统：反应堆周围设屏蔽层（生物屏蔽层），反应堆 运行时，有大量的中子和射线向四周辐射，停止运行

15、时，裂 变产物也向周围放出射线。为了防止周围的工作人员受到这 些辐射危害，并防止邻近的结构材料受到辐射损伤，在反应堆 周围要设置屏蔽层。屏蔽层为钢筋比例很高的厚混凝土，也可 选用铁、铅以及水、石墨等。 辐射监测系统：该系统能监测并及早发现放射性泄漏情况。,2.核反应堆的用途 （1）产生动力 利用反应堆产生的核能作为动力，代替燃烧化石燃料产生 的能量，去发电、供热和推动船舰。用反应堆发电称为核电， 这是核能对于人类经济的主要贡献。 （2）生产新的核燃料 用反应堆可以生产新的核裂变材料，即通过核反应堆，有 铀-238生产钚-239，由钍-232生产铀-233，并可在反应堆中通 过中子轰击锂-6生产

16、核聚变材料氚。 （3）生产放射性同位素 放射性同位素应用广泛，对于国计民生有重要意义。可以 从反应堆中的裂变材料中提取出有用的放射性同位素，如铯- 137（作为制造核子秤和测厚仪的辐射源），还有镅241、钴60,（4）进行中子活化分析 中子活化分析是微量物质的定量快速分析。将被分析的样 品放入反应堆中，用反应堆中产生的中子照射样品，使样品中 的待分析成分的元素的原子核吸收中子后变成放射性同位素， 通过灵敏的核仪器检测其微量的放射性，即可得知其成分和含 量。它可以用来检验材料成分，监测环境污染等。 （5）进行中子照相 中子照相是一种无损检测，它与X射线照相类似，但X射线 可以穿透轻物质，而被重物

17、质挡住，中子照相可以穿透重物质 ，而被轻物质挡住。用中子照相可以检测一些精密设备金属部 件（例如航空发动机，导弹）内部的缺陷。,2. 反应堆的结构形式和分类 反应堆的结构形式是千姿百态的，它根据燃料形式、冷却 剂种类、中子能量分布形式、特殊的设计需要等因素可建造成 各类型结构形式的反应堆。 目前世界上有大小反应堆上千座 ，其分类也是多种多样。按能普分有由热能中子和快速中子引 起裂变的热堆和快堆；按冷却剂分有轻水堆，即普通水堆（又 分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆。按用途分 有：（1）研究试验堆：是用来研究中子特性，利用中子对物 理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究；（2

18、 ）生产堆，主要是生产新的易裂变的材料铀-233、钚-239；（ 3）动力堆，利用核裂变所产生的热能广泛用于舰船的推进动 力和核能发电。,3. 研究实验反应堆 是指用作实验研究工具的反应堆，它不包括为研究发展特 定堆型而建造的、本身就是研究对象的反应堆，如原型堆，零 功率堆，各种模式堆等。研究实验堆的实验研究领域很广泛， 包括堆物理，堆工程、生物、化学、物理、医学等，同时，还 可生产各种放射性同位素和培训反应堆科学技术人员。研究实 验堆种类很多，例如：游泳池式研究实验堆：在这种堆中水既 作为慢化剂、反射层和冷却剂，又起主要屏蔽作用。因水池常 做成游泳池状的长圆形而得其名。 罐式研究实验堆：由于

19、较高的工作温度和较大的冷却剂 流量只有在加压系统中才能实现，因此，必须采取加压罐式结 构。 重水研究实验堆：重水的中子吸收截面小，允许采用天然,铀燃料，它的特点是临界质量较大，中子通量密度较低。如果 要减小临界质量和获得高中子通量密度，就用浓缩铀来代替天 然铀。 此外，还有固体慢化剂研究实验堆、均匀型研究实验堆、 快中子实验堆等。,4. 生产堆 主要用于生产易裂变材料或其他材料，或用来进行工业规 模辐照。生产堆包括产钚堆，产氚堆和产钚产氚两用堆、同位 素生产堆及大规模辐照堆，如果不是特别指明，通常所说的生 产堆是指产钚堆。 该堆结构简单，生产堆中的燃料元件既是 燃料又是生产钚-239的原料。中

20、子来源于用天然铀制作的元件 中的-235。-235裂变中子产额为23个。除维持裂变反应 所需的中子外，余下的中子被-238吸收，即可转换成Pu-239 ，平均烧掉一个-235原子可获得0.8个钚原子。也可以用生 产堆生产热核燃料氚。用重水型生产堆生产氚要比用石墨生产 堆产氚高7倍。,5. 动力反应堆 世界上动力反应堆可分为潜艇动力堆和商用发电反应堆。 核潜艇通常用压水堆做为其动力装置。商用规模的核电站用的 反应堆主要有压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆和快堆等 。 压水堆： 采用低浓（铀-235浓度约为3）的二氧化铀 作燃料，高压水作慢化剂和冷却剂。是目前 世界上最为成熟的堆型。,压水堆核电站

21、： 以压水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。 压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵 和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统 ，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的 辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统，其形式与 常规火电厂类似。,我国主要使用的是轻水式反应堆，这也是广为世界各国所 采用的。这是因其缓和剂及冷卻剂都使用普通的水( 即轻水)。 大亚湾核电站：压水堆 岭澳核电站：压水堆 秦山核电站：压水堆 秦山二期核电站:压水堆 秦山三期核电站:重水堆 田湾核电站：压水堆,沸水堆： 采用低浓（铀-235浓度约为3）的二氧化铀作燃料，

22、沸腾水 作慢化剂和冷却剂。,沸水堆核电站 以沸水堆为热源的核电站。沸水堆是以沸腾轻水作为慢 化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力 堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、安全可靠 、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。它们都需使用低富集 铀作燃料。,重水堆： 重水作慢化剂，重水（或沸腾轻水）作冷却剂，可用天然 铀作燃料，目前达到商用水平的只有加拿大开发的坎杜堆，我 国正建一座重水堆核电站。,重水堆核电站 以重水堆为热源的核电站。重水堆是以重水作慢化剂的反 应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重 水作冷却剂，重水堆分压力容器式和压力管式两类。 重水堆核电站是

23、发展较早的核电站，有各种类别，但已实 现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水 堆核电站。,石墨气冷堆： 以石墨作慢化剂，二氧化碳作冷却剂，用天然铀燃料，最 高运行温度为360，这种堆已有丰富的运行经验，到90年代 初期已运行了650个堆年。,快中子堆： 采用钚或高浓铀作燃料，一般用液态金属钠作冷却剂。不 用慢化剂。根据冷却剂的不同分为钠冷快堆和气冷快堆。,快堆核电站 由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能 的核电站。快堆在运行中既消耗裂变材料，又生产新裂变材料 ，而且所产可多于所耗，能实现核裂变材料的增殖。 目前，世界上已商业运行的核电站堆型，如压水堆、沸水 堆、重

24、水堆、石墨气冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂变 燃料，即使再利用转换出来的钚-239等易裂变材料，它对铀资 源的利用率也只有12，但在快堆中，铀-238原则上都能 转换成钚-239而得以使用，但考虑到各种损耗，快堆可将铀资 源的利用率提高到6070。,6.核电站在设计上所采取的安全措施,为了确保压水反应堆核电厂的安全，从设计上采取了所能 想到的最严密的纵深防御措施。 四重屏障： 为防止放射性物质外逸设置了四道屏障： 裂变产生的放射性物质90滞留于燃料芯块中； 密封的燃料包壳； 坚固的压力容器和密闭的回路系统； 能承受内压的安全壳。 多重保护： 在出现可能危及设备和人身的情况时，进行正常停堆；

25、 因任何原因未能正常停堆时，控制棒自动落入堆内，实行自动 紧急停堆；,如任何原因导致控制棒未能插入，高浓度硼酸水自动喷入堆内 ，实现自动紧急停堆。,7.核电厂在管理方面采取的安全措施 核电厂有着严密的质量保证体系，对选址、设计、建造、 调试和运行等各个阶段的每一项具体活动都有单项的质量保证 大纲。 另外，还实行内部和外部监查制度，监督检查质量保证大 纲的实施情况和是否起到应有的作用。另外对参加核电厂工作 的人员的选择、培训、考核和任命有着严格的规定。领取操纵 员执照，然后才能上岗，还要进行定期考核，不合格者将被取 消上岗资格。,8.核电站废物严格遵照国家标准，对人民生活不会产 生有害影响 核电

26、厂的三废治理设施与主体工程同时设计，同时施工， 同时投产，其原则是尽量回收，把排放量减至最小，核电厂的 固体废物完全不向环境排放，放射性液体废物转化为固体也不 排放；像工作人员淋浴水、洗涤水之类的低放射性废水经过处 理、检测合格后排放；气体废物经过滞留衰变和吸附，过滤后 向高空排放。 核电厂废物排放严格遵照国家标准，而实际排放的放射性 物质的量远低于标准规定的允许值。所以，核电厂不会对给人 生活和工农业生产带来有害的影响。,核能发电的优缺点 优点： 1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气 中，因此核能发电不会造成空气污染。 2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 3

27、.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。 4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所 使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的 核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成 运送。,5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能 发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成 本较其他发电方法为稳定。,缺点： 1.核能电厂会产生放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然 所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且 需面对相当大的政治困扰。 2.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。 3.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运

28、转。 4.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。 5.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。,核能发电安全吗,利用核能量发电，最担心的是安全问题。世界范围内核电 站确实发生过几次大的事故。一次是1979年3月28日，美国三 喱岛核电站连续发生操作失误和设备故障，引起堆内失水，导 致核燃料元件破损，大量的放射性物质逸出一次回路 第二次发生在1986年4月26日凌晨1时23分，位于苏联基 辅东北部的切尔诺贝利核电站第4号机组突 然爆炸起火，3.5 4.0的核燃料元件被炸出堆外，致使含有巨量放射性物质的 蒸汽和浓烟进入大气，酿成一起震撼世界的恶性核泄漏事故

29、。 第三桩核泄漏事故发生在日本的茨仁县东海村JCD核燃料 加工厂，时间是1999年9月30日上午10时35分以上一桩桩 事故不可避免地让人们产生这样的疑问核电到底安不安全？,的确，从世界范围来看，核能的利用历史还不长。自从世 界上建成第一座核反应堆至今，仅仅50多年的时间。在核能的 应用技术与安全防护方面，也确实存在着许多有待完善和解决 的问题。但是，半个世纪以来的核电发展实践告诉我们，核电 是当代比较成熟的技术，全球30多个国家和地区已建成并投入 运行的核电站有432座（截至1999年底），装机容量达 32861.3亿千瓦，占世界发电总装机容量的21。核电在一些 国家的发电总量中所占的比重也

30、是十分惊人的：在法国，核发 电量占全部发电总量的75；比利时为61.5；韩国为49； 我国的台湾省也有多座大的核电站，核电占发电总量的38.7 。,实践证明，只要严格遵守核电站安全法规和守则，核电的 安全性是有充分保障的。 核电站对环境的影响，主要存在两种潜在危险：一是自身 事故或外来因素引起爆炸事故，造成人身伤亡；一是发生反应 堆冷却剂外溢事故时，造成放射性危害。对这两种情况，在设 计核电站和选择建站地址时，都有多种可靠有效的考虑。核电 站的选址要求非常严格，必须是地震裂度低和地壳稳固的“安 全岛”，必须符合环保要求。为此，科学工作者必须全面进行 多种项目的实地考察与勘测，其中包括磁航、重力

31、、地震、遥 感等等；同时还得进行详尽的水文调查和气象考察、查阅历史 上千年以上地质资料的记载，推测今后50至100年的地震活动 趋势。核电站与油库、油管、机场、易燃仓库以至民航线、公 路、铁路的距离都有相应的限制规定。核电站向外分成隔离区、,低人口密度区和人口中心距离区。最近的隔离区半径不得小于 800米，最外区半径在7000米以上。,在核电站中还装有许多保护装置和工程安全措施。以我国 大陆上第一座核电站秦山核电站为例，这座我国自行研究 、设计、制造、施工的核电站坐落在浙江省海盐县的秦山脚下 ，离省会杭州市有100千米左右，依山傍海。核电站的设计准 则是：不污染国土，不危害人民。工程强调“纵深

32、防御，综合 设防，多道屏障，万无一失”。电站反应堆采用最先进的排放 技术，它的燃料是浓度为3的铀，点燃它的“火柴”是能够 钻到原子核内部去的中子。反应堆内有石墨等减速剂，使快速 中子变为慢速中子。反应堆功率由控制棒调节。控制棒用吸收 中子能力很强的银铟镉合金制成。反应堆的“心脏”部分叫“ 堆芯”，外有三道屏障保护着它的安全。 第一道屏障是高强度的锆合金包壳，燃料芯块叠装其中， 能把核燃料裂变时产生的放射性物质密,封住。第二道屏障是压力壳，包在锆合金之外，防止锆合金壳 破裂，不使放射性物质外逸。最外一层屏障叫安全壳，结构性 能优良，气密性比规范预期性优良3.6倍。这是一座穹顶的“ 庞然大物”内层

33、为6毫米厚的钢板衬垫，外层为1米厚的钢 筋混疑土，内径36米，高62米。里边安装一套完整的防护系统 。安全壳极为坚固，可以令撞上的飞机粉身碎骨，而自己却毫 发无损。反应堆和燃料装卸机用电子计算机操纵。万一出现意 外，反应堆能在一、两秒钟内自动停止运转。,虽然与原子弹一样都利用了核聚变的原理，但核电采用低 浓度裂变物质作燃料，且分散在反应堆内，在任何情况下都不 会自我爆炸。更何况在设计和建设过程中又多方采用现代科学 技术，能根据需要使裂变反应有控制地进行，并能随时中止反 应。核电站纵然遭受人为的蓄意破坏，也会像原子弹般爆炸 。所以，只要严格遵守操作规范，恪守操作守则，核电站的安 全性是有充分保障

34、的。,发展核电的必要性,世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍、氘、锂、 硼等等，世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核 燃料资源，可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。核能应用作 为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施有许多的优点，其 一：核燃料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学能 大几百万倍； 1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放 的能量；一座100万千瓦的大型烧煤电站，每年需原煤300 400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于每天8列火车， 还要运走4000万吨灰渣。,同功率的压水堆核电站，一年仅耗铀含量为3的低浓缩 铀燃料28吨；每一磅铀的成本，约为2

35、0美元，换算成1千瓦发 电经费是0.001美元左右，这和目前的传统发电成本比较，便 宜许多；而且，由于核燃料的运输量小，所以核电站就可建在 最需要的工业区附近。 核电站的基本建设投资一般是同等火电站的一倍半到两倍 ，不过它的核燃料费用却要比煤便宜得多，运行维修费用也比 火电站少，如果掌握了核聚变反应技术，使用海水作燃料，则 更是取之不尽，用之方便。,其二是污染少。火电站不断地向大气里排放二氧化硫和氧 化氮等有害物质，同时煤里的少量铀、钛和镭等放射性物质， 也会随着烟尘飘落到火电站的周围，污染环境。而核电站设置 了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染 也比烧煤电站少得多。据统计，核电站正常运行的时候，一年 给居民带来的放射性影响，还不到一次X光透视所受的剂量。 其三是安全性强。从第一座核电站建成以来，全世界投入运行 的核电站达400多座，30多年来基本上是安全正常的。虽然有 1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年苏联切尔诺贝 利石墨沸水堆核电站事故，但这两次事故都是由于人为因素造 成的。随着压水堆的进一步改进，核电站有可能会变得更加安 全。,月球的核应用,早在20世纪60年代末和70年代初，美国阿波罗飞