4月,有“龍骨”之稱的華龍一號福清5號機組堆內構件,由上海第一機床廠發(fā)運前往福建。華龍一號是我國自主研發(fā)和設計的第三代核電技術,這標志著我國核電技術的提升,堆內構件屬于重型裝備中的精密設備,承托起核燃料組建,并為各類堆芯測量裝置提供精準定位和支承,正因如此,如果把核電站內各類設備比作“華龍一號”這一巨龍內的“器官”,堆內構件自然就是“龍骨”了。
世界核能協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示,到今年1月為止,全世界共有30個國家和地區(qū)擁有核電機組,機組總數(shù)為440個,發(fā)電量占全球發(fā)電量的11%。因為核電具有低排放的優(yōu)勢,許多國家都在布局核電,目前共有18個國家的50個核電機組在建,我國在其中占比不小。
在一個核電站中,核反應堆自然是核心關鍵所在,世界上第一個核反應堆,是由出生于意大利的美籍物理學家費米于1942年在美國芝加哥大學所建,被稱為“芝加哥一號堆”。該反應堆于當年12月2日內部成功產生可控鈾核裂變的鏈式反應,這一天被認為是人類原子能時代的開始,費米也被稱為“原子能之父”。
經常有人將核電站發(fā)電的過程比喻是“燒開水”,而核電站“燒開水”是從人類掌握控制核裂變的鏈式反應開始的。鈾核在被中子轟擊后,會分裂成兩塊質量差不多的碎塊,這就叫原子核的裂變,在裂變過程中會釋放能量,并且,裂變的過程中還會產生中子,繼續(xù)轟擊,引發(fā)新的裂變,這就叫“鏈式反應”。人類發(fā)現(xiàn),這樣的“鏈式反應”其實是可控的,于是,就開始使用核裂變釋放的能量。
控制住了“鏈式反應”,人類發(fā)明了原子彈,也造出了核電站。核裂變釋放的能量,可以使反應區(qū)的溫度升高,水或者液態(tài)的金屬鈉等液體在反應堆內外循環(huán)流動,就可以把反應堆內的熱量傳輸出去,讓反應堆冷卻下來。反應堆放出的熱,可以用來“燒水”,把水變成水蒸氣后推動發(fā)電機發(fā)電。事實上,這樣的發(fā)電原理和火電發(fā)電機是一樣的,只不過,一個是用核燃料,一個是用煤。但是,核燃料的工作效率遠遠高于煤,一支鉛筆大小的核燃料,相當于10噸左右的煤的工作效率。
既然核電站“燒開水”的過程起始于中子對鈾核的轟擊,那么,如何控制好中子就至關重要。如果中子速度太快,就容易射不準鈾核,于是人類要想辦法讓中子的速度慢下來,因而會使用一定的“慢化劑”,例如石墨、重水、輕水等,這就是常說的石墨反應堆、重水反應堆和輕水反應堆。世界上大部分核電機組采取的是輕水反應堆,輕水就是我們常見的水,相對于重水自然成本更低,效率也更高。
核電站建起來了,公眾對于核能使用的安全性要求也提高了,F(xiàn)有的核電站被分為3代,符合美國《先進輕水堆用戶要求文件(URD文件)》和《歐洲用戶對輕水堆核電站的要求(EUR文件)》的反應堆,被認為是第三代反應堆。不論是在燃料管理技術、反應堆設計技術,還是數(shù)字化控制系統(tǒng),第三代反應堆都比第二代反應堆有了很大改觀!叭A龍一號”作為具有自主知識產權的第三代核電技術,將為我國的能源事業(yè)做出很大貢獻。
(本文轉自工人日報)