核電基地的秘密 你知道幾個？

2017/10/31 15:10:28

有人說，你們總說核能是清潔能源，清潔在哪呢？我們來舉個例子，同樣是一百萬千瓦的裝機容量，火電廠需要的燃料，每天都要一列四十節的火車運送；而核電廠所需要的燃料，一年只需一輛重卡運送就夠了，兩者相差了大概有十萬倍。
盡管使用核能這樣的清潔能源，藍天會多起來，可是有關“核”帶來的輻射，卻成了大家議論的焦點。
鄂爾多斯盆地是中國第二大沉積盆地，盆地的地層主要是砂巖，在這些砂巖的下面，埋藏著我們要尋找的砂巖鈾礦。

一根根巖芯從地下四百多米被提上地面，像擠牙膏似的、巖芯被水緩緩送出。工人們洗掉泥漿，巖芯就露出了本來面目。不過這些巖芯，也不全是鈾礦，只有物探人員的儀器編錄數值達到12以上才能算是鈾礦，12以下都是自然界的基本數值。
鈾礦
看到這里，又有人要說了，
這些都是有輻射的吖，
好多專家不就是搞什么
原子彈啊核武器啊被輻射，
最后身體很不好嗎？
在自然界，輻射是無處不在。宇宙射線、土壤、甚至是人體自身帶有的放射性核素，構成了通常所說的“天然本底照射”。據世界權威機構的統計，我們接受的天然輻射平均是一年兩個毫希弗左右。
其實對于照射來說，它是一個量的積累，是有時間的概念的。在礦區工作的人員，胸口都佩戴了輻射劑量儀，每年都會把它送到權威的機構進行檢測。而檢測出來的數值，他們每年只比普通人高了二點多個毫希弗。這是個啥概念呢，咱就這么說吧，影響人體健康的數值是一百毫希弗，礦區工作人員每年接受到的輻射是遠遠低于這個數值的。再說明白一點，礦區勘探人員每年的職業照射、就相當于做一次X光透視。對于那些只要一咳嗽就驚天動地去拍胸片的同志來說，請問誰受的輻射更多呢？

這里是一處“地浸法”鈾礦開采試驗場。地表幾乎見不到什么，這里就像普通的農莊，老鄉可以種莊稼，可以放牧，而且飲用水都沒有任何影響。
在砂巖鈾礦分布區，勘探工人按一定網度鉆出很多鉆孔，然后從注液孔注入溶浸液，使鈾與溶浸液充分接觸而溶解，形成含鈾水溶液，也就是浸出液。接著再將浸出液通過抽液孔提出地表，最后在工廠把鈾提取出來。經過提取加工后的鈾，俗稱“黃餅”。這樣的“黃餅”，又是怎么變身成為核燃料的呢？
內蒙古包頭市，這里有我國最早、也是當前走在最前列的核燃料生產基地。在這里生產的元件，相當于核電站的糧食。鈾在這里會被做成各種各樣的核元件，有棒狀的，還有球形的，還有套管形的，各種各樣。重水堆的核燃料元件，是將天然鈾轉化，壓制成為二氧化鈾芯塊，芯塊裝入鋯合金的包殼內，再將包殼管的兩頭焊上端塞、密封。
 
這個基地讓人嘖嘖稱奇的地方在于，芯塊制備車間內，幾乎是一整套智能化生產。車間內很少見到工人，車床中間的通道上，只見黃色的自動導航車，它們是負責搬運芯塊的機器人。只有在最后一道工序，也就是將芯塊推送到包殼管里，才出現了工人的身影。
在這兒，工作時要面對這么多芯塊，工人所受的職業照射每年也只比普通人高出1.3個毫希弗。
不過話說回來，核燃料在使用過后要干嘛去呢？我們都知道核燃料在裂變時會產生大量的放射性物質，那么燃燒使用之后的核燃料是不是就沒有放射性了呢？它們都被存放在哪里？它們真的一無是處了嗎？還有沒有其它的用途？
哎呀呀，你們問題這么多，小科一個個回答得累死了，干脆就帶你們去看幾種不同類型的反應堆，看完之后保證你秒懂！

這里，面臨杭州灣，是建有我國第一座核電站的秦山核電基地。目前，秦山基地運行機組已達9臺，總裝機容量656.4萬千瓦，每年輸送約500億千瓦時的電量。
不是去看反應堆嗎，為啥講秦山核電基地呢？我說~不來核電基地，本科上哪給你搞反應堆去？！
壓水堆
壓水堆核電站主要是利用鈾-235核裂變反應所釋放的能量進行發電的發電廠。
對用于核燃料的鈾來說，鈾-235的含量非常低，天然鈾中，鈾235的含量只占0.7%，如果用于核燃料，必須將鈾-235從其他同位素中分離出來，濃縮使之成為濃度為3%到5%的鈾-235，作為核燃料用于壓水堆發電。
重水堆
秦山核電基地運行的9臺機組中，秦山三期核電工程的2臺機組采用的是重水堆技術。
壓水堆使用的冷卻劑和中子慢化劑是普通的水，也就是輕水，而重水堆使用的冷卻劑和中子慢化劑是重水。它能夠以天然鈾或者回收鈾作為燃料。這對于乏燃料的再利用無疑是一個很好的解決辦法。
這里插播一句，什么是乏燃料呢？燃燒之后的核燃料并不是核廢料，它們被稱作“乏燃料”。乏燃料從反應堆卸出之后，還帶有一定反應性，因此需要放入到一個特殊的水池中去儲存。水池中的水并不是清水，而是加入了適當的硼元素，它能夠吸收剩余的中子，降低危險性。
快堆
快堆是快中子反應堆的簡稱，它與當今世界400多座核電站所用的主力堆型，主要差別是在核燃料的利用上。在快堆中，使用的核燃料是钚239和鈾238,當钚239發生裂變時，會釋放出快中子；這些快中子又會被鈾238吸收，變成钚239，從而使快堆中的核燃料變多，推動核裂變反應循環持續下去。因此，快堆也被稱為增殖堆。
這看起來就是三種不同的反應堆，但是其間大有聯系。具體的原理小科就不給你費勁扒了，簡單來說就是壓水堆的乏燃料可以拿來作為重水堆的新燃料循環使用。同時，這些乏燃料中還有大量的鈾和钚，通過后處理環節再分離出鈾和钚，其中，回收钚可用作快中子反應堆的燃料。這樣一來，能源得到最大化利用，同時也降低了它輻射的風險。