中國(guó)“名片” 大國(guó)重器

李強(qiáng) 楊思 荊銳

“華龍一號(hào)”是中國(guó)經(jīng)過30多年潛心研發(fā)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代百萬千瓦級(jí)壓水堆核電站，是中國(guó)走向世界的“名片”之一！

探秘“國(guó)之重器”

由于石油、天然氣、煤等化石能源逐漸枯竭，人類正積極開發(fā)風(fēng)能、太陽能、生物能等新能源，但新能源還無法完全替代化石能源。核電作為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、滿足電力需求的最好選擇，具有安全、清潔、高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，能滿足綠色生態(tài)的發(fā)展要求，被人類重視并發(fā)展起來。

核電站是以核反應(yīng)堆代替鍋爐，以鈾為核裂變?cè)?，通過核裂變反應(yīng)生成熱能，再把熱能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)施。常見的核反應(yīng)堆有輕水堆、重水堆、改進(jìn)型氣冷堆、快堆等。其中輕水堆按照蒸汽產(chǎn)生過程不同，還分為沸水堆、壓水堆及超臨界水冷堆。“華龍一號(hào)”屬于壓水堆核電站，以水作為冷卻劑和慢化劑，世界60%以上的核電站都是這種類型。

核電站廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)圖

“華龍一號(hào)”采用單堆布置，機(jī)組之間互不影響，每個(gè)機(jī)組獨(dú)立一套系統(tǒng)。它主要由核島、常規(guī)島及其他輔助廠房構(gòu)成。核島是核電站的核心部分，主要包括反應(yīng)堆廠房、燃料廠房、安全廠房、核輔助廠房、放射性廢物處理廠房等;常規(guī)島，主要包括汽輪發(fā)電機(jī)廠房及其附屬?gòu)S房;其他輔助廠房，包括泵房、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房、SBO（全廠斷電）柴油發(fā)電機(jī)廠房、BOP（輔助系統(tǒng)）廠房等。

奇妙的能量傳遞

“華龍一號(hào)”壓水堆核電站有3個(gè)回路系統(tǒng)，它們之間相互獨(dú)立，通過3個(gè)回路的管道進(jìn)行熱交換，完成發(fā)電工作。

一回路是核電站最核心的地方，位于核電站堆芯位置，核裂變反應(yīng)就在這里發(fā)生。裂變反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量，熱量將堆芯的水加熱至327攝氏度;隨后在主泵的推動(dòng)下，高溫高壓水流在一個(gè)叫作蒸汽發(fā)生器的設(shè)備里將自身熱量傳導(dǎo)出去，之后再回到堆芯重新吸收熱量。

一回路中傳導(dǎo)出來的熱量把二回路的水加熱成蒸汽，蒸汽就能推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，之后蒸汽再被冷卻劑液化成水。

?核電站選址的必備條件

最后一個(gè)三回路，則是通過水泵將大量冷卻水輸送到冷凝器中，在冷凝器里帶走二回路的蒸汽的熱量，讓蒸汽冷凝成水。冷卻水多使用江河、海水，水泵不停地將水輸送進(jìn)來作為冷卻劑，帶走熱量后被排回江河、海中，這也是核電站需要選在有水源的地方的原因。

獨(dú)一無二的中國(guó)“芯”

知道了核電站的能量傳遞方式，核裂變反應(yīng)又是怎么發(fā)生的呢？鈾-235原子核在中子的轟擊下，會(huì)分裂成兩個(gè)（偶爾3個(gè)）較輕的原子核，同時(shí)放出兩個(gè)（有時(shí)3個(gè)）新的中子并釋放出巨大能量，這就是核裂變。裂變產(chǎn)生的新的中子又可以引發(fā)新的核裂變，就能持續(xù)地發(fā)出能量，這個(gè)過程叫作鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)?！叭A龍一號(hào)”就是以鈾-235為核裂變?nèi)剂系摹?p>

作為擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)“芯”，“華龍一號(hào)”的堆芯設(shè)計(jì)方案是目前世界上獨(dú)一無二的。反應(yīng)堆堆芯由燃料組件及相關(guān)組件、對(duì)內(nèi)構(gòu)件、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和反應(yīng)堆壓力容器及其支承、保溫層和堆頂結(jié)構(gòu)組成。總之，核電站發(fā)電原理是由核裂變產(chǎn)生熱能，熱能產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能，其實(shí)就是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過程。

?鈾-235原子的核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

世界上最強(qiáng)的安全鎧甲

為保證核電站安全運(yùn)行，“華龍一號(hào)”核電站在選址和安全保障方面有著近乎苛刻的要求。首先，要選擇自然條件良好的地區(qū)，減少自然災(zāi)害對(duì)核電站的影響。第二，要遠(yuǎn)離人口密集地區(qū)和各類交通要道。第三，因?yàn)楹穗娬具\(yùn)行需要大量的水，并需及時(shí)把電能輸送出去，所以它還需要靠近電力負(fù)荷中心和水源。

不僅如此，為了防止核燃料外泄，“華龍一號(hào)”自身還穿了4層“防護(hù)服”！

中國(guó)核電從無到有，從小到大，如今已躋身世界第一方陣，驚艷了全世界。我們期待中國(guó)核電實(shí)現(xiàn)更大跨越！

?“華龍一號(hào)”多層全面的安全屏障

知識(shí)拓展??

最厚“鎧甲”—雙層安全殼

實(shí)際上，安全殼結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外共有3層。第一層是由6毫米厚的鋼板構(gòu)成的鋼襯里包殼，鋼襯里從上到下進(jìn)行連續(xù)布置，主要由4部分組成，分別是底板、截錐體、筒體和穹頂，包裹整個(gè)反應(yīng)堆，其單體重量約1200噸、內(nèi)直徑45米、總高度約60米;在包殼外側(cè)有1200毫米厚的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，能夠在核事故工況下承受高溫高壓，防止放射性物質(zhì)泄漏;在其外側(cè)又有1500毫米厚的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠抵御外部大型客機(jī)的撞擊;兩層鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)中形成1800毫米寬的環(huán)廊空間區(qū)域，在核電站運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下，環(huán)廊區(qū)域一直是負(fù)壓狀態(tài)，能更加確保放射性物質(zhì)不會(huì)泄漏到外部環(huán)境中。