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核能发电

发布时间 : 2022-06-29 10:30 发布者:初一年级三班 李名凯

2021年,日本排放核废水的消息再一次将核能发电带到人们的眼前。因为日本排放核废水的危害太大,导致不少人出现了“恐核”心理。

纵观核能应用的发展史,最早应用核裂变反应是第二次世界大战时,美国在日本投下的原子弹。此后,1954年,前苏联建立世界上第一所核电站。再以后,许多科技先进的国家也纷纷建造核电站。对比两者,原子弹的核裂变反应过程激烈而不可控,可以在短时间内释放大量的能量,进行杀伤;而核电站的核裂变反应较为温和可控,在多方面控制下可以以适当的速度进行反应,释放需要的能量,起到发电的作用。

其实,有“恐核”心理是十分正常的。面对威力强大的核弹,心生恐惧是十分寻常的;而面对民用核电技术,也没什么可担心的,因为核电站有严格的规章制度,基本不会有什么事故。

核能发电的特点是“清洁”。“清洁”这一特点,在于核能发电不像传统的火力发电那样,会释放烟雾,造成环境污染。 同时,核能发电也十分节省原料。核反应释放的能量比燃烧化石燃料释放的能量多很多,因此需要的燃料体积与火力发电厂相比也少很多。举例而言,一座核电厂每年用掉50吨核燃料。如果换成煤炭,则需要515万吨;如果换成天然气,则需要143万吨,相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯!

核能发电之所以消耗如此少,是因为核裂变反应过程中释放的能量很多。核裂变是指重的原子核分裂成多个质量较小的原子。在众多裂变反应中,铀裂变在核电厂最为常见。热中子轰击铀-235原子后会放出2-4个中子,这些中子会再去轰击其他铀-235原子,从而形成链式反应。当然,反应太剧烈时,需要有物质吸收中子,减缓反应;在反应太缓慢时,需要有中子减速剂(减缓中子速度,使中子更容易撞上铀-235原子)加速反应。在反应过程中,还会产生大量的热。核电厂发电的原理就是“烧开水”,即通过核裂变产生的热量将水烧开变成蒸汽,推动汽轮发电机,从而发电。这种核能发电在本质上与传统的火力发电没有区别(本来都是“烧开水”,只不过核能发电将矿物燃烧的化学能换成了核裂变能)。当然,如果将反应堆的结构细分下去,还可分为沸水堆等一系列工作方式不同的反应堆。

对于核能发电的安全问题,其实完全没有必要担心。在我国,每一座核电站都是经过严格的审核、检查后才准许修建,在修建过程中严格监督,使用时有各种严格的规章制度。核电工作人员均接受专业的训练,同时还有许多措施保证核能发电的安全。

然而,在历史上,有两次核电重大事故,被评为七级核事故,还有一些影响小的核事件。追究其原因,基本上都是设计问题或人员操作不当,或两者都有。两次七级核事故,一个是切尔诺贝利核事故,一个是福岛核事故。福岛核事故发生后,本来没有达到七级核事故的水平,却硬是被日本拖成了七级。广大人民群众对日本当局这种不负责任的态度表示强烈的谴责。当然,如今日本核废水问题也仍需解决,这绝不是倒入海中就可以解决的。

在这里,我要着重分析一下切尔诺贝利核事故。这件事故集核电站设计问题与人员操作问题与一身。首先,据已知的情报来看, 导致事故的直接原因是工作人员操作严重失误,根本原因是核电站设计的缺陷。首先,工作人员操作失误这一方面,事发当晚仅有少数专业工程师,部分人员培训也不足。本来,这座核电站要在白天进行紧急停机后的自动冷却测试,但由于供电问题,一直拖到晚上才得以进行实验。但是,反应堆低功率运行一整天后,其内沉积的化学物质导致功率不足。此时,工作人员第一次违反规章:放弃关停反应堆,继续进行测试。随后,第二次违反规章:大量拔出控制棒以提升功率(安全章程要求至少保留30根控制棒,但当时仅保留了6根)。很快,反应堆功率迅速提升,工作人员立即按下紧急停堆按钮(所有控制棒全部插入反应堆)。但是这时,反应堆的设计缺陷体现了出来:控制棒设计上半部分是硼(吸收中子的物质),最下端是石墨(石墨作为中子减速剂,能够加剧核裂变反应)!这个设计导致反应堆拔出控制棒时,不仅没有了硼控制反应,还有石墨加剧反应。因此,当按下紧急停机按钮,控制棒全部插入时,其底端的石墨再次加剧反应,导致堆芯变形,控制棒卡住。石墨被牢牢卡在反应堆中,硼无法起到作用,因此堆芯温度不断升高,反应堆内的压力越来越大,最终将沉重的保护壳炸飞,造成灾祸。

自此事件以后,各国纷纷加强核电工作人员的培训,制定严格的规章制度,并检查反应堆设计的问题。而广岛核事故更引起了各国的警惕。现如今,我国拥有了53台核电机组。这些核电站为我们提供大量的电力。我们没有必要为此感到担心,因为在无数人的努力下,我国核电机组运行十分安全。在更多核电工作者的努力下,中国的核电事业将不断发展,终会开发出新的安全的核能发电技术。我期待着那一天的到来。


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