切尔诺贝利核电站前重新升起乌国旗

就在3月9号乌克兰外交部长库列巴表示切尔诺贝利核电站唯一电网将被破坏,备用柴油发电机只能维持48小时的水循环,鼓吹切尔诺贝利发电站将再次面临核泄漏风险。这则消息发布后,立马被国际原子能机构出来澄清,断电并不会对核安全产生影响,可以说是啪啪打脸。

切尔诺贝利核电站前重新升起乌国旗

消息截图

回顾俄乌冲突事件,这位乌克兰外交部发布的“烟雾弹”消息可不在少数,前几天(3.4)他同样散布了一则关于乌克兰扎波罗热核电站发生激烈交火并起火的假消息,事后被乌克兰、俄罗斯、国际原子能机构三方出来澄清。国际上对核安全问题的重视程度可见一斑,态度就是仗可以打,但核电站绝对不能发生一点儿问题。

切断外电供给对切尔诺贝利核电站影响大不大?切尔诺贝利事件是人类历史上危害范围最广的核泄漏事件,当时执掌切尔诺贝利核电站的还是苏联,发生爆炸的是4号反应堆。这颗反应堆如今被厚厚的“水泥棺”封住,救援时还在燃料棒上喷洒了吸收中子的硝酸钆溶液,防止重新临界继续核裂变。现在4号反应堆留存的问题只是没有用完的乏燃料衰变过程中放热,如今30多年过去,衰变热早已无法造成什么威胁。

切尔诺贝利核电站前重新升起乌国旗

切尔诺贝利“水泥棺”

切尔诺贝利核电站有4个反应堆,最晚关停的3号反应堆关停时间在2000年12月,距今已有20多年。衰变最开始产热很高,随着时间的推移危险度再慢慢下降,对衰变余热的处理是通过水循环冷却,如今切断外部供电,备用的柴油发电机仍然能供电。

而乌克兰外交部长库列巴说的只能供电48小时只针对原有的柴油储量,现在切尔诺贝利核电站在俄罗斯控制,俄罗斯可以保证柴油源源不断的供给,所以乌外长言过其实。切断外电供给对已经关停多年的核反应堆影响不大。

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乏燃料冷却池

核电设施真的如此脆弱吗?乌外长三天两头发消息称核电站要发生泄露,搞得好像核电真的很脆弱一样。核泄漏的巨大危害让各国对核电站的安全问题是极为重视的,核电是最危险的同时也是最安全的。

根据国际原子能机构发布的对乌克兰境内的核电设施保护说明,可以发现关联核安全最重要的是水循环系统和蒸气导流系统。

乌克兰境内有四大核电站,最大的扎波罗热核电站已经被俄军控制住,但没有切断其对乌克兰的核电供给。仍在全力运作的核反应堆产生热能驱动水蒸气转变为动能进行发电,断电会导致核冷却装置失效,造成核反应堆熔融,那时候控制它就相当于控制一个微小的太阳,要防止它突破安全层难度很大。

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堆芯

核反应的发生需要核燃料比如说浓缩铀达到一定的丰度,才能引发链式反应,持续释放热量。这个反应过程并不是说停就停,核电站通过插入控制棒来吸收和拦截裂变产生的中子,阻止裂变的进一步发生,达到堆停。如果反应堆开始熔融控制棒就不能很好的介入到规整的反应堆中进行控制,情况就比较危急了。

断电还会导致高温水蒸气积压回流,容易造成蒸气爆炸。切尔诺贝利事件就是因为控制反应效率的碳棒和高温水蒸气作用产生大量的一氧化碳和氢气冲破了单层的安全壳,核反应堆直接暴露在空气中。日本福岛事件则是因为地震海啸引发的海水倒灌,水和包裹核燃料棒的锆锡合金外壳发生反应产生大量氢气引发氢气爆炸。

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福岛事件

碳棒作为控制裂变反应的固体慢化剂,因为价格低廉效果好所以以前使用得比较多,和它同样功能的还有液体慢化剂——重水和轻水(轻水就是一般的水,慢化效果差些),现在运用比较广泛。

断电对核电设施安全的威胁集中在冷却水循环和蒸气导流系统上;其次,如果没有电,对核反应的控制力也会受到极大的削弱,进一步增大危机。

但话说回来,这一切都是建立在断电引发所有系统无法工作的前提下发生的,只要加装一套备用供电系统或者设计一套非能动的安全系统,就能最大程度的降低失控的风险,并给抢救提供缓冲期。上有政策,下有对策,核安全系统在往期泄露事件冲击下也在进步,未来只会更加安全。

切尔诺贝利核电站前重新升起乌国旗

如今各核电大国核电技术的开发已经来到了第三代压水反应堆,它的重大革新在“非能动”安全系统的设计上。我国自主研发的第三代核电技术「华龙一号」,目前已达世界一流水平,它在技术、安全和经济指标上达到甚至超过了国际三代核电用户的需求。

第三代核电技术「华龙一号」第三代压水反应堆使用轻水(一般的水)做冷却剂和中子慢化剂,轻水可以参与反应堆的冷却水循环,同时可以加入硼调节它的反应性阻隔中子,降低核裂变效率,达到堆停的效果。它比固体控制棒最大的优势在于它能参与非能控安全系统,只要检测到水压降低就可通过机械装置紧急释放储存的冷却水。

切尔诺贝利核电站前重新升起乌国旗

福岛事件中的固体控制棒被设计成向下升起的,没有电力就完全不能动了,这是它们最大的缺陷。当然也不是说固体控制棒没办法作用,一个很简单的设计就是把它放到反应堆上方陈列,如果断电它固定它的装置就会放松,让控制棒掉落到反应堆中,被动触发阻隔中子。不过,相比之下还是参与非能控安全系统的轻水可控性更高一些。

「华龙一号」为了应对断电产生的安全事故,非常贴心的在三个环节都设计了非能动安全装置,就算没有外电接入,它自带的机械安全装置也能保证反应堆冷却水、二级蒸气测冷却水、安全壳冷却水的自动供给,三层防护层层把关,72小时内都不会出现任何问题。

切尔诺贝利核电站前重新升起乌国旗

为了防止蒸气回流,连接堆芯的一回路和蒸气发生器二回路是没有直接接触的。一回路气压在150个标准大气压,限制水的沸点高于343℃,通过传热管间接对蒸气发生器的水进行加热生成水蒸气。这一点是在切尔诺贝利事件后改良的,所有三代核电技术都采用了这个设计。

针对福岛事件,「华龙一号」的安全壳设置了两层,可以硬抗大型飞机的撞击(预防911式恐怖袭击),抵御17级台风、9级地震。另外还有非能动消氢气装置,通过催化剂降低安全壳空间内的氢气浓度,预防氢爆炸的发生。

切尔诺贝利核电站前重新升起乌国旗

试问,这么安全的核电技术谁不爱呢?如今这项技术开发出来不止我们自用,其他国家也能享受,未来核能有望替代火力发电为中国碳中和目标做出巨大贡献。

核弹作为人类的终极武器降生于世,我们对它畏惧万分,但核能也有好的一面。在现代科学文化发达的今天,我们不能一味的否定核能,只有更多的解它才能坦然的接受它,科普的意义正在于此,要对中国核电有信心。

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