核電站原理與核電現狀

核電站中的能量轉換借助于三個(gè)回路來(lái)實(shí)現。反應堆冷卻劑在主泵的驅動(dòng)下進(jìn)入反應堆，流經(jīng)堆芯后從反應堆容器的出口管流出，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，然后回到主泵，這就是反應堆冷卻劑的循環(huán)流程(亦稱(chēng)一回路流程)。在循環(huán)流動(dòng)過(guò)程中，反應堆冷卻劑從堆芯帶走核反應產(chǎn)生的熱量，并且在蒸汽發(fā)生器中，在實(shí)體隔離的條件下將熱量傳遞給二回路的水。二回路水被加熱，生成蒸汽，蒸汽再去驅動(dòng)汽輪機，帶動(dòng)與汽輪機同軸的發(fā)電機發(fā)電。作功后的乏蒸汽在冷凝器中被海水或河水、湖水冷卻水(三回路水)冷凝為水，再補充到蒸汽發(fā)生器中。以海水為介質(zhì)的三回路的作用是把乏蒸汽冷凝為水，同時(shí)帶走電站的棄熱。

反應堆是核電站的心臟，它是使原子核裂變的鏈式反應能夠有控制地持續進(jìn)行的裝置，是利用核能的一種最重要的大型設備。反應堆中有控制棒，它是操縱反應堆、保證其安全的重要部件，它是由能強烈吸收中子的材料制成的，主要材料有硼和鎘。

反應堆的類(lèi)型很多，根據不同的標準，可以有多種分類(lèi)。下面介紹三種分類(lèi)。

“快堆”和“慢堆”(亦稱(chēng)“熱堆”)。當前世界上絕大多數反應堆均為熱中子反應堆(簡(jiǎn)稱(chēng)“熱堆”或“慢堆”)。“快堆”即“快中子反應堆”，它與“慢堆”的根本區別在于，引起核裂變的“炮彈”是高能的快中子。

“壓水堆”和“沸水堆”。在正常運行條件下，壓水反應堆內的水由于受到很高的壓力，始終處于“液態(tài)”。我國已建成的秦山核電站(一期)和大亞灣核電站以及正在建設的秦山二期、嶺澳和田灣核電站均采用壓水堆。沸水反應堆內的水則處于氣、液兩相的狀態(tài)。

“輕水堆”和“重水堆”。自然界的氫有三種同位素：氕(1H)、氘(2H)、氚(3H)。普通水中的氫原子是“氕”，這種水我們稱(chēng)為“輕水”;若水中的氫原子是“氘”，則稱(chēng)為“重水”。“輕水堆”和“重水堆”的區別在于反應堆的冷卻劑、慢化劑是“輕水”還是“重水”。秦山三期核電工程采用的是重水堆。

發(fā)展核電是可持續發(fā)展戰略的重要組成部分。目前，除燃燒化石燃料和水力發(fā)電外，只有核電是現實(shí)可行、技術(shù)成熟、具有大規模工業(yè)應用成功經(jīng)驗的能源?；痣?、水電、核電是電能生產(chǎn)的三大支柱。核電從其誕生之日起，就顯示了強大的生命力。1954年，前蘇聯(lián)建成世界第一座實(shí)驗核電站，功率為5000千瓦(5MWe);1957年世界上第一座商用核電站———美國希平港60MWe核電站并網(wǎng)發(fā)電。目前，世界上有436臺運行的核電機組，總裝機容量為351718MWe(2000年3月)。法國是核電占總發(fā)電量份額最大的國家，達到75%，美國是核電凈裝機容量最多的國家，有104臺核電機組在運行，裝機總容量超過(guò)100000MWe。人們正在加緊開(kāi)發(fā)利用快中子增殖反應堆發(fā)電，把占天然鈾99%以上的鈾-238同位素利用起來(lái)，現有的核燃料資源的利用率就會(huì )增加60～70倍?，F在的核電站都是利用核裂變能發(fā)電，如果實(shí)現了可控核聚變，人類(lèi)就可以用氘來(lái)發(fā)電。1升海水可提取0.03克氘，這些氘通過(guò)核聚變能釋放相當于300升汽油所提供的能量。到那時(shí)，人類(lèi)能源問(wèn)題將獲得徹底解決。

目前我國大陸上有兩個(gè)核電站、三臺核電機組在運行，它們是秦山核電站(一期)一臺30萬(wàn)千瓦壓水堆核電機組、大亞灣核電站兩臺90萬(wàn)千瓦壓水堆核電機組。1999年我國核發(fā)電量占總發(fā)電量的1.15%。“九五”期間，我國有8臺機組660萬(wàn)千瓦裝機容量的核電工程陸續開(kāi)工并正在建設。1996年6月2日秦山二期2×60萬(wàn)千瓦壓水堆核電工程開(kāi)工建設，第一臺機組計劃于2002年6月并網(wǎng)發(fā)電，2003年4月第二臺機組并網(wǎng)發(fā)電。1997年5月15日與大亞灣核電站毗鄰的廣東嶺澳2×100萬(wàn)千瓦壓水堆核電工程開(kāi)工建設，兩臺機組計劃于2003年全部投入商業(yè)運行。1998年6月2日秦山三期2×70萬(wàn)千瓦重水堆核電工程開(kāi)工建設，將于2002年、2003年相繼投入運行。1999年10月20日位于江蘇連云港市的田灣2×100萬(wàn)千瓦壓水堆核電工程開(kāi)工建設，其機組是由俄羅斯引進(jìn)的，計劃分別于2004、2005年投入運行。到2005年前后，我國將有近900萬(wàn)千瓦的核電機組運行發(fā)電。

秦山核電站(一期)位于杭州灣畔海鹽縣境內，它是中國核工業(yè)第二次創(chuàng )業(yè)的典范，是中國人民的驕傲。秦山核電站(一期)的成功建設，結束了祖國大陸無(wú)核電的歷史，中國從此成為世界上第七個(gè)具備自主設計、自主建造、自主調試和自主運營(yíng)管理核電站能力的國家。秦山核電站(一期)于1985年3月澆筑第一罐混凝土，1991年12月15日首次并網(wǎng)發(fā)電，至今發(fā)電已超過(guò)138億千瓦時(shí)，有力地支援了浙江的經(jīng)濟建設。隨著(zhù)秦山二期、三期工程的建成，到2003年，秦山將有5臺共290萬(wàn)千瓦裝機容量的核電機組發(fā)電。秦山核電站是進(jìn)行愛(ài)國主義教育和核電科普教育的重要陣地，近年來(lái)已成為滬杭線(xiàn)上科技旅游的熱點(diǎn)之一，每年都接待幾萬(wàn)游客。1999年秦山核電公司被中宣部、科技部、教育部、中國科協(xié)評為“全國青少年科技教育基地”，被中國科協(xié)命名為“全國科普教育基地”。