新能源技術(shù)04-1核能與核電

1、 “核能核能”來源于將核子來源于將核子(質(zhì)子和中子質(zhì)子和中子)保持保持在原子核中的一種非常強(qiáng)的作用力在原子核中的一種非常強(qiáng)的作用力核力。核力。 核力和人們熟知的電磁力以及萬有引力核力和人們熟知的電磁力以及萬有引力完全不同，它是一種非常強(qiáng)大的短程作完全不同，它是一種非常強(qiáng)大的短程作用力。用力。 當(dāng)中子和質(zhì)子形成原子核時(shí)，會(huì)放出能當(dāng)中子和質(zhì)子形成原子核時(shí)，會(huì)放出能量，這種能量稱為該原子核的結(jié)合能。量，這種能量稱為該原子核的結(jié)合能。 結(jié)合能的大小可以通過愛因斯坦的質(zhì)能結(jié)合能的大小可以通過愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式求得：關(guān)系式求得： E=mc2 式中式中 E結(jié)合能結(jié)合能，J； m質(zhì)量虧損，質(zhì)量虧損，kg；

2、c光速，光速，m/s； 不同原子核俘獲中子后得到的結(jié)合能不不同原子核俘獲中子后得到的結(jié)合能不同。同。愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式 當(dāng)質(zhì)量數(shù)小于當(dāng)質(zhì)量數(shù)小于60或大于或大于60的的原子核由于某原子核由于某種原因向質(zhì)量種原因向質(zhì)量數(shù)等于數(shù)等于60這個(gè)這個(gè)方向變換時(shí)，方向變換時(shí)，比結(jié)合能增大。比結(jié)合能增大。也就是說，在也就是說，在這樣的變換中這樣的變換中必定伴隨著能必定伴隨著能量的釋放。量的釋放。兩種釋放能量的途徑兩種釋放能量的途徑 根據(jù)這一原理，核能的實(shí)際利用有兩種根據(jù)這一原理，核能的實(shí)際利用有兩種方法：一是目前已達(dá)到實(shí)用階段的重核方法：一是目前已達(dá)到實(shí)用階段的重核裂變方法，這就是核裂

3、變反應(yīng)堆的原理；裂變方法，這就是核裂變反應(yīng)堆的原理； 二是目前還處于研究試驗(yàn)階段的輕核聚二是目前還處于研究試驗(yàn)階段的輕核聚變方法，這就是核聚變反應(yīng)的原理變方法，這就是核聚變反應(yīng)的原理 。核裂變反應(yīng)核裂變反應(yīng) 核裂變的核燃料核裂變的核燃料 核聚變的核燃料核聚變的核燃料 核裂變的核燃料主要是鈾。天然鈾通常核裂變的核燃料主要是鈾。天然鈾通常由由3種同位素構(gòu)成：鈾種同位素構(gòu)成：鈾-238，約占鈾總量，約占鈾總量的的99.3%；鈾；鈾-235，占鈾的總量不到，占鈾的總量不到0.7；還有極少量的鈾還有極少量的鈾-234。 與一般的礦物燃料相比，核燃料有兩個(gè)與一般的礦物燃料相比，核燃料有兩個(gè)突出的不同特點(diǎn)：

4、突出的不同特點(diǎn)： （1）是生產(chǎn)過程復(fù)雜，要經(jīng)過采礦、加）是生產(chǎn)過程復(fù)雜，要經(jīng)過采礦、加工、提煉、轉(zhuǎn)化、濃縮、燃料元件制造工、提煉、轉(zhuǎn)化、濃縮、燃料元件制造等多道工序才能制成可供反應(yīng)堆使用的等多道工序才能制成可供反應(yīng)堆使用的核燃料；核燃料； （2）是還要進(jìn)行）是還要進(jìn)行“后處理后處理”。 臨時(shí)貯藏回收廢物處理最終儲(chǔ)存產(chǎn)生能量采礦轉(zhuǎn)化濃縮核燃料制作核燃料的循環(huán)核燃料的循環(huán) 鈾的濃縮方法：鈾的濃縮方法： （1）氣體擴(kuò)散法；）氣體擴(kuò)散法； （2）激光分離法。）激光分離法。 最容易實(shí)現(xiàn)核裂變反應(yīng)的是原子核中最輕的核，最容易實(shí)現(xiàn)核裂變反應(yīng)的是原子核中最輕的核，例如氫、氘、氚、鋰等。例如氫、氘、氚、鋰等。

5、其中最容易實(shí)現(xiàn)的熱核反應(yīng)是氘和氚聚合成氦其中最容易實(shí)現(xiàn)的熱核反應(yīng)是氘和氚聚合成氦的反應(yīng)。的反應(yīng)。 作為核燃料之一的氘，地球上的儲(chǔ)量特別豐富，作為核燃料之一的氘，地球上的儲(chǔ)量特別豐富，每升海水中即含氘每升海水中即含氘0.034 g，地球上有，地球上有151014億噸海水，故海水中的氘含量即達(dá)億噸海水，故海水中的氘含量即達(dá)450億噸，億噸，因此幾乎是取之不盡的。因此幾乎是取之不盡的。 截至截至1999年，全世界有年，全世界有29個(gè)國(guó)家的個(gè)國(guó)家的433座座核電站在運(yùn)行。核電站在運(yùn)行。 目前全世界核電提供的電能占世界電力目前全世界核電提供的電能占世界電力供應(yīng)的供應(yīng)的17%，為此每年可以減少，為此每年可

6、以減少23億噸億噸CO2的排放量，這意味著如果不使用核電，的排放量，這意味著如果不使用核電，全世界全世界CO2的排放量將增加的排放量將增加10%。 美國(guó)三里島和前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站美國(guó)三里島和前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故引起公眾對(duì)核的恐懼。在過去事故引起公眾對(duì)核的恐懼。在過去10年年中，核電變成了一個(gè)倍受爭(zhēng)議的話題，中，核電變成了一個(gè)倍受爭(zhēng)議的話題，它已從世界發(fā)展最快的能源淪為發(fā)展最它已從世界發(fā)展最快的能源淪為發(fā)展最慢的能源。慢的能源。 但是這種恐核心理導(dǎo)致的核電發(fā)展停滯，但是這種恐核心理導(dǎo)致的核電發(fā)展停滯，已帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響，例如，已帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響，例如，1999年年瑞典核電占瑞典核電

7、占47%，因?yàn)殛P(guān)閉核電站，只，因?yàn)殛P(guān)閉核電站，只能被迫向丹麥燃煤電廠購電，不但電費(fèi)能被迫向丹麥燃煤電廠購電，不但電費(fèi)上漲，而且導(dǎo)致西歐上漲，而且導(dǎo)致西歐CO2的排放總量超的排放總量超標(biāo)。由于電力緊張，美國(guó)也中止了暫停標(biāo)。由于電力緊張，美國(guó)也中止了暫停建核電站的規(guī)定，重新起動(dòng)核電站建設(shè)建核電站的規(guī)定，重新起動(dòng)核電站建設(shè)計(jì)劃。計(jì)劃。 與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相反，亞洲由于經(jīng)濟(jì)迅與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相反，亞洲由于經(jīng)濟(jì)迅速崛起，核電發(fā)展方興未艾，亞洲目前速崛起，核電發(fā)展方興未艾，亞洲目前共有共有90座核電站在運(yùn)行，其中座核電站在運(yùn)行，其中2/3集中在集中在日本。韓國(guó)、中國(guó)大陸和臺(tái)灣地區(qū)、印日本。韓國(guó)、中國(guó)大陸和臺(tái)灣地

8、區(qū)、印度、巴基斯坦等仍有許多座新核電站在度、巴基斯坦等仍有許多座新核電站在建設(shè)之中。建設(shè)之中。 由于先進(jìn)堆型的開發(fā)，核電技術(shù)的不斷由于先進(jìn)堆型的開發(fā)，核電技術(shù)的不斷完善，核安全程度越來越高，加上全球完善，核安全程度越來越高，加上全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以及為了解決溫室氣經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以及為了解決溫室氣體排放及酸雨等環(huán)境問題，核電在未來體排放及酸雨等環(huán)境問題，核電在未來20年又將有一個(gè)新的發(fā)展，對(duì)發(fā)展中國(guó)年又將有一個(gè)新的發(fā)展，對(duì)發(fā)展中國(guó)家更是如此。家更是如此。 按反應(yīng)堆的用途分類：生產(chǎn)堆按反應(yīng)堆的用途分類：生產(chǎn)堆 、動(dòng)力堆、動(dòng)力堆 、試驗(yàn)堆試驗(yàn)堆 、供熱堆。、供熱堆。 按反應(yīng)堆采用的冷卻劑分類：水

9、冷堆、按反應(yīng)堆采用的冷卻劑分類：水冷堆、氣冷堆、有機(jī)介質(zhì)堆、液態(tài)金屬冷卻堆。氣冷堆、有機(jī)介質(zhì)堆、液態(tài)金屬冷卻堆。 按反應(yīng)堆采用的核燃料分類：天然鈾堆、按反應(yīng)堆采用的核燃料分類：天然鈾堆、濃縮鈾堆、钚堆。濃縮鈾堆、钚堆。 按反應(yīng)堆采用的慢化劑分類：石墨堆、按反應(yīng)堆采用的慢化劑分類：石墨堆、輕水堆、重水堆。輕水堆、重水堆。 按核燃料的分布分類：均勻堆、非均勻按核燃料的分布分類：均勻堆、非均勻堆。堆。 按中子的能量分類：熱中子堆、快中子按中子的能量分類：熱中子堆、快中子堆。堆。 動(dòng)力堆主要有輕水堆、重水堆、氣冷堆動(dòng)力堆主要有輕水堆、重水堆、氣冷堆和快中子增殖堆。和快中子增殖堆。 輕水堆是動(dòng)力堆中最主

10、要的堆型。在全輕水堆是動(dòng)力堆中最主要的堆型。在全世界的核電站中輕水堆約占世界的核電站中輕水堆約占85.9%。普通。普通水水(輕水輕水)在反應(yīng)堆中既作冷卻劑又作慢在反應(yīng)堆中既作冷卻劑又作慢化劑。輕水堆又有兩種堆型：沸水堆和化劑。輕水堆又有兩種堆型：沸水堆和壓水堆。壓水堆。壓水反應(yīng)堆壓水反應(yīng)堆沸水反應(yīng)堆沸水反應(yīng)堆 重水堆以重水作為冷卻劑和慢化劑。由重水堆以重水作為冷卻劑和慢化劑。由于重水對(duì)中子的慢化性能好，吸收中子于重水對(duì)中子的慢化性能好，吸收中子的幾率小，因此重水堆可以采用天然鈾的幾率小，因此重水堆可以采用天然鈾作燃料。這對(duì)天然鈾資源豐富，又缺乏作燃料。這對(duì)天然鈾資源豐富，又缺乏濃縮鈾能力的國(guó)家

11、是一種非常有吸引力濃縮鈾能力的國(guó)家是一種非常有吸引力的堆型。的堆型。 在核電站中，重水堆約在核電站中，重水堆約占占4.5%。重水堆。重水堆中最有代表性的加拿大坎杜堆中最有代表性的加拿大坎杜堆 。重水反應(yīng)堆重水反應(yīng)堆 氣冷堆是以氣體作冷卻劑，石墨作慢化劑。氣氣冷堆是以氣體作冷卻劑，石墨作慢化劑。氣冷堆經(jīng)歷了三代。冷堆經(jīng)歷了三代。 第三代為高溫氣冷堆。采用高濃縮鈾作燃料，第三代為高溫氣冷堆。采用高濃縮鈾作燃料，并用氦作為冷卻劑。由于氦冷卻效果好，燃料并用氦作為冷卻劑。由于氦冷卻效果好，燃料為彌散型無包殼，堆芯石墨又能承受高溫，所為彌散型無包殼，堆芯石墨又能承受高溫，所以堆芯氣體出口溫度可高達(dá)以堆芯

12、氣體出口溫度可高達(dá)800，故稱之為，故稱之為高溫氣冷堆。高溫氣冷堆。 核電站的各種堆型中，氣冷堆約占核電站的各種堆型中，氣冷堆約占2%3%。 高溫氣冷堆高溫氣冷堆 快中子反應(yīng)堆不用慢化劑，裂變主要依快中子反應(yīng)堆不用慢化劑，裂變主要依靠能量較大的快中子。靠能量較大的快中子。 快中子堆所能利用的鈾資源中的潛在能快中子堆所能利用的鈾資源中的潛在能量要比熱中子堆大幾十倍。這正是快堆量要比熱中子堆大幾十倍。這正是快堆突出的優(yōu)點(diǎn)。突出的優(yōu)點(diǎn)?？熘凶釉鲋扯芽熘凶釉鲋扯?由于快堆堆芯中沒有慢化劑，故堆芯結(jié)構(gòu)由于快堆堆芯中沒有慢化劑，故堆芯結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，功率密度比一般輕水堆高緊湊、體積小，功率密度比一般輕水

13、堆高48倍。由于快堆體積小，功率密度大，故倍。由于快堆體積小，功率密度大，故傳熱問題顯得特別突出。傳熱問題顯得特別突出。 快中子堆雖然前途廣闊，但技術(shù)難度非?？熘凶佣央m然前途廣闊，但技術(shù)難度非常大，目前在核電站的各種堆型中僅占大，目前在核電站的各種堆型中僅占0.7%。 供熱堆是專門用于供熱的一種反應(yīng)堆，供熱堆是專門用于供熱的一種反應(yīng)堆，當(dāng)然也可以利用供熱堆提供的熱能，采當(dāng)然也可以利用供熱堆提供的熱能，采用吸收式制冷或噴射制冷的方式實(shí)現(xiàn)冷、用吸收式制冷或噴射制冷的方式實(shí)現(xiàn)冷、熱聯(lián)產(chǎn)；或用于海水淡化。熱聯(lián)產(chǎn)；或用于海水淡化。 我國(guó)我國(guó)5 MW的供熱堆，的供熱堆，1989年已開始在清年已開始在清華大

14、學(xué)運(yùn)行，至今已取得良好的經(jīng)濟(jì)效華大學(xué)運(yùn)行，至今已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。益。200 MW的供熱站也正在建設(shè)之中。的供熱站也正在建設(shè)之中。 核電站和火電站的主要區(qū)別是熱源不同，核電站和火電站的主要區(qū)別是熱源不同，而將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換成電能而將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換成電能的裝置則基本相同。的裝置則基本相同。 火電站靠燒煤、石油或天然氣來取得熱火電站靠燒煤、石油或天然氣來取得熱量，而核電站則依靠反應(yīng)推中的冷卻劑量，而核電站則依靠反應(yīng)推中的冷卻劑將核燃料裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所產(chǎn)生的熱量帶將核燃料裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所產(chǎn)生的熱量帶出來。出來。 火電站與核電站的區(qū)別火電站與核電站的區(qū)別 核電站的系統(tǒng)和設(shè)備通常由兩大

15、部分組核電站的系統(tǒng)和設(shè)備通常由兩大部分組成：核的系統(tǒng)和設(shè)備，又稱核島；常規(guī)成：核的系統(tǒng)和設(shè)備，又稱核島；常規(guī)的系統(tǒng)和設(shè)備，又稱常規(guī)島。目前核電的系統(tǒng)和設(shè)備，又稱常規(guī)島。目前核電站中廣泛采用的是輕水堆，即壓水堆和站中廣泛采用的是輕水堆，即壓水堆和沸水堆。沸水堆。 壓水堆核電站的最大特點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)分壓水堆核電站的最大特點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)分成兩大部分，即一回路系統(tǒng)和二回路系成兩大部分，即一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)。統(tǒng)。 壓水堆核電站壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器蒸汽發(fā)生器穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器 通常一個(gè)壓水堆有通常一個(gè)壓水堆有24個(gè)并聯(lián)的一回路系個(gè)并聯(lián)的一回路系統(tǒng)統(tǒng)(又稱環(huán)路又稱環(huán)路)，但只有一個(gè)穩(wěn)壓器。每，但只有一個(gè)穩(wěn)壓器。

16、每一個(gè)環(huán)路都有一臺(tái)蒸發(fā)器和一個(gè)環(huán)路都有一臺(tái)蒸發(fā)器和12臺(tái)冷卻劑臺(tái)冷卻劑泵。泵。 壓水堆核電站由于以輕水作慢化劑和冷壓水堆核電站由于以輕水作慢化劑和冷卻劑，反應(yīng)堆體積小，建設(shè)周期短，造卻劑，反應(yīng)堆體積小，建設(shè)周期短，造價(jià)較低；加之一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)價(jià)較低；加之一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)分開，運(yùn)行維護(hù)方便，需處理的放射性分開，運(yùn)行維護(hù)方便，需處理的放射性廢氣、廢液、廢物少，因此在核電站中廢氣、廢液、廢物少，因此在核電站中占主導(dǎo)地位。占主導(dǎo)地位。 核電站是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它集中核電站是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它集中了當(dāng)代的許多高新技術(shù)。為了使核電站了當(dāng)代的許多高新技術(shù)。為了使核電站能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行

17、，以及一旦發(fā)生事能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，以及一旦發(fā)生事故時(shí)能保證反應(yīng)堆的安全和防止放射性故時(shí)能保證反應(yīng)堆的安全和防止放射性物質(zhì)外泄，核電站設(shè)置有各種輔助系統(tǒng)、物質(zhì)外泄，核電站設(shè)置有各種輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全設(shè)施。以壓水堆核電站控制系統(tǒng)和安全設(shè)施。以壓水堆核電站為例，主要有以下系統(tǒng)。為例，主要有以下系統(tǒng)。 核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)包括下述子系統(tǒng)：核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)包括下述子系統(tǒng)： 一回一回路主系統(tǒng)（包括壓水堆、冷卻劑泵、蒸路主系統(tǒng)（包括壓水堆、冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和主管道等）、化學(xué)汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和主管道等）、化學(xué)和容積控制系統(tǒng)、和容積控制系統(tǒng)、 余熱排出系統(tǒng)（又稱余熱排出系統(tǒng)（又稱停堆冷卻系統(tǒng)）、停堆

18、冷卻系統(tǒng)）、 安全注射系統(tǒng)（又稱安全注射系統(tǒng)（又稱緊急堆芯冷卻系統(tǒng)）、控制、保護(hù)和檢緊急堆芯冷卻系統(tǒng)）、控制、保護(hù)和檢測(cè)系統(tǒng)。測(cè)系統(tǒng)。 核島輔助系統(tǒng)包括以下主要的子系統(tǒng)：核島輔助系統(tǒng)包括以下主要的子系統(tǒng)： 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、 硼回收系統(tǒng)、硼回收系統(tǒng)、 反應(yīng)堆反應(yīng)堆的安全殼及噴淋系統(tǒng)、的安全殼及噴淋系統(tǒng)、 核燃料的裝換料核燃料的裝換料及貯存系統(tǒng)、及貯存系統(tǒng)、 安全殼及核輔助廠房通風(fēng)安全殼及核輔助廠房通風(fēng)和過濾系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組。和過濾系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組。 常規(guī)島系統(tǒng)與火電站的系統(tǒng)相似，它通常規(guī)島系統(tǒng)與火電站的系統(tǒng)相似，它通常包括：常包括： 二回路系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、

19、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)。 在核電迅猛發(fā)展的今在核電迅猛發(fā)展的今天，公眾最關(guān)心的仍天，公眾最關(guān)心的仍是核電的安全問題。是核電的安全問題。首先公眾提出的第一首先公眾提出的第一個(gè)問題是：核電站的個(gè)問題是：核電站的反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)會(huì)反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)會(huì)不會(huì)像核武器一樣爆不會(huì)像核武器一樣爆炸？回答是否定的。炸？回答是否定的。 核彈是由高濃度（核彈是由高濃度（90%）的裂變物質(zhì)的裂變物質(zhì)（幾乎是純（幾乎是純235U或純或純239Pu）和復(fù)雜精密）和復(fù)雜精密的引爆系統(tǒng)組成的，當(dāng)引爆裝置點(diǎn)火起的引爆系統(tǒng)組成的，當(dāng)引爆裝置點(diǎn)火起爆后，彈內(nèi)的裂變物質(zhì)被爆炸力迅猛地爆后，彈內(nèi)的裂變物質(zhì)被爆炸力迅猛地壓緊到

20、一起，大大超過了臨界體積，巨壓緊到一起，大大超過了臨界體積，巨大核能在瞬間釋放出來，于是產(chǎn)生破壞大核能在瞬間釋放出來，于是產(chǎn)生破壞力極強(qiáng)的、毀滅性的核爆炸。力極強(qiáng)的、毀滅性的核爆炸。 核電反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和特性與核彈完全不核電反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和特性與核彈完全不同，既沒有高濃度的裂變物質(zhì)，又沒有同，既沒有高濃度的裂變物質(zhì)，又沒有復(fù)雜精密的引爆系統(tǒng)，不具備核爆炸所復(fù)雜精密的引爆系統(tǒng)，不具備核爆炸所必須的條件，當(dāng)然不會(huì)產(chǎn)生像核彈那樣必須的條件，當(dāng)然不會(huì)產(chǎn)生像核彈那樣的核爆炸。核電反應(yīng)堆通常采用天然鈾的核爆炸。核電反應(yīng)堆通常采用天然鈾或低濃度（約或低濃度（約3%）裂變物質(zhì)作燃料，再裂變物質(zhì)作燃料，再加上一套安

21、全可靠的控制系統(tǒng)從而能加上一套安全可靠的控制系統(tǒng)從而能使核能緩慢地有控制地釋放出來。使核能緩慢地有控制地釋放出來。 核電站的放射性也是公眾最擔(dān)心的問題。核電站的放射性也是公眾最擔(dān)心的問題。其實(shí)人們生活在大自然與現(xiàn)代文明之中，其實(shí)人們生活在大自然與現(xiàn)代文明之中，每時(shí)每刻都在不知不覺地受到來源于天每時(shí)每刻都在不知不覺地受到來源于天然放射性的本底和各種人工放射性輻射然放射性的本底和各種人工放射性輻射影響。影響。各種液體的放射性水準(zhǔn)各種液體的放射性水準(zhǔn) 核電站排出的水核電站排出的水110微微居里微微居里L(fēng)家用水家用水20河水河水10100啤酒啤酒130海水海水350威士忌酒威士忌酒1200牛奶牛奶14

22、00核電站排放物會(huì)使人的一生壽命縮短24s。這與因抽煙縮短壽命710年相比，可以說微乎其微。減壽因素減壽因素 平均縮短壽命平均縮短壽命 體重超過正常的體重超過正常的25% 3.6年年 男性比女性短壽男性比女性短壽 3.0年年 抽煙每天抽煙每天1盒盒 7.0年年 每天每天2盒盒 10.0年年 居住在城市居住在城市 5.0年年 1970年核電站輻射年核電站輻射 小于小于1分鐘分鐘 2000年核電站發(fā)電量年核電站發(fā)電量小于小于30分鐘分鐘 為了防止放射性裂變物質(zhì)泄漏，核安全為了防止放射性裂變物質(zhì)泄漏，核安全規(guī)程對(duì)核電站設(shè)置了如下規(guī)程對(duì)核電站設(shè)置了如下7道屏障：陶瓷道屏障：陶瓷燃料芯塊、燃料芯塊、 燃

23、料元件包殼、燃料元件包殼、 壓力容器和壓力容器和管道、混凝土屏蔽、管道、混凝土屏蔽、 圓頂?shù)陌踩珰?gòu)筑圓頂?shù)陌踩珰?gòu)筑物、物、 隔離區(qū)、低人口區(qū)。隔離區(qū)、低人口區(qū)。 有了以上有了以上7道屏障，加上核工業(yè)和核技術(shù)道屏障，加上核工業(yè)和核技術(shù)的進(jìn)步，今后是不再可能發(fā)生前蘇聯(lián)切的進(jìn)步，今后是不再可能發(fā)生前蘇聯(lián)切爾諾貝利電站那樣的事故的。爾諾貝利電站那樣的事故的。 核電站的多層安全保護(hù)核電站的多層安全保護(hù) 核聚變反應(yīng)是在極高溫度下發(fā)生的。在核聚變反應(yīng)是在極高溫度下發(fā)生的。在這種極高的溫度下，參加反應(yīng)的原子這種極高的溫度下，參加反應(yīng)的原子（氘原子、氚原子等）的核外電子都被（氘原子、氚原子等）的核外電子都被

24、剝離，成為裸露的原子核，這種由完全剝離，成為裸露的原子核，這種由完全帶正電的原子核（離子）和帶負(fù)電的電帶正電的原子核（離子）和帶負(fù)電的電子構(gòu)成的高度電離的氣體就稱為等離子子構(gòu)成的高度電離的氣體就稱為等離子體。要實(shí)現(xiàn)可控核聚變，除了需要極高體。要實(shí)現(xiàn)可控核聚變，除了需要極高溫度外，還需要解決等離子體密度和約溫度外，還需要解決等離子體密度和約束時(shí)間問題。束時(shí)間問題。 核聚變能核聚變能 輻射傳熱與溫度的四次方成正比，在發(fā)輻射傳熱與溫度的四次方成正比，在發(fā)生核聚變的超高溫下，等離子體以輻射生核聚變的超高溫下，等離子體以輻射的形式損失的熱量是非常巨大的。如果的形式損失的熱量是非常巨大的。如果聚變反應(yīng)釋放的能量小于輻射損失，熱聚變反應(yīng)釋放的能量小于輻射損失，熱核反應(yīng)就會(huì)中止。因此存在一臨界溫度，核反應(yīng)就會(huì)中止。因此存在一臨界溫度，當(dāng)超過這一溫度時(shí)，聚變反應(yīng)就能持續(xù)當(dāng)超過這一溫度時(shí)，聚變反應(yīng)就能持續(xù)進(jìn)行。這一臨界溫度就被稱作臨界點(diǎn)火進(jìn)行。這一臨界溫度就被稱作臨界點(diǎn)火溫度，對(duì)于氘氚反應(yīng)，臨界點(diǎn)火溫度溫度，對(duì)于氘氚反應(yīng)，臨界點(diǎn)火溫度約為約為4 400萬萬 ，純氘反應(yīng)，點(diǎn)火溫度約，純氘反應(yīng)，點(diǎn)火溫度約為為2億億 。 核聚變反應(yīng)的等離子體溫度極高，任何核聚變反應(yīng)的等離子體溫度極高，任何材料制成的器壁都承受不了如此高溫，材料制成的器壁都承受不了如此高溫，因此必須對(duì)等離子體進(jìn)行約束，即將它因此