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天使与魔鬼并存——核电站的美丽与哀愁

时间:2022-06-22 来源:中关村在线

核电站,这个名词我们熟悉又陌生,绝大多数人听到这个名字还是因为之前的福岛核电站出现的事故,这一次的事故瞬间让全世界人民感觉到了核电站的危险性,甚至引起了一轮又一轮的反核浪潮。不过人们总是容易忘记历史,也不爱正视现实,只喜欢以一个小小的事件来说明一切,今天笔者就特别给大家准备了这篇内容,来跟大家说说核电站的事情。

能源无限的希望 核能颠覆电力史

其实核电站已经有了相当长时间的历史,早在1951年美国人就成功实现了核电站的原型研究,1954年前苏联人完成了世界上第一个并网的核电站,1961年美国人则建成了世界上第一个商用的核电站。目前全世界一共有435个核反应堆为我们供电,国内运营和建造中的核电站的数量也不少,其中大陆18个,台湾4个,所以说我们可以算是一个核电大国。

现如今我国也已经有相当数量的核电站

而历史上曾经出过的核电站事故一共有3起,分别为1979年的三哩岛,1986年的切尔诺贝利,2011年的福岛,3起事故都有着各自的原因,不过三哩岛几乎没有造成额外损失,切尔诺贝利造就了一个近100公里的无人区,福岛需要一定的时间去处理污染。虽然事故的总数只有3起,但是每一起事故都令人们印象深刻。总之核电站给人类提供了无穷无尽的能源,也带来了相当高的隐患,在下面的文章当中,笔者就试着以最简单的形式,来给大家讲讲他的知识。

由裂变产生热量 原理与火电相似

首先我们来说说什么是核电站,核电站就是利用核裂变以及核聚变(目前只停留在实验室),但是发电利用的并不是核能本身,而是核裂变同时产生的高热量。将这种热量传递出去的方法有很多,目前主流的包括压水反应堆(目前最主流方案)、沸水反应堆(最低成本方案)、重水反应堆(废料可制造核武器)、快中子堆(最节约燃料同时最易爆炸)等等。

尽管看似结构复杂,实际上核电站仍然是依靠蒸汽轮来发电,与火电并无太大区别

也就是说,如果不考虑核电站内部产生热量的部分,他的主体结构与火电站并没有太大区别,都是通过水来收集产生的热量,然后将这些热量以蒸汽的形式去推动蒸汽轮机。这种循环形式在目前的发电站领域十分常见,我们也可以看到所谓的核部分与发电部分是远远分开的。

核电站资源能耗少,以及低污染排放的特点让其成为如今新能源中的宠儿

那么核电站的优势在哪呢?在于非常高的燃料效率,虽然核电站为了安全很大程度上控制了蒸汽的温度和压力,使得蒸汽轮机的整体效率在30%以下,但是核电站每公斤燃料能产生的电能是火力发电站的千倍,在燃油、燃气越发稀少的今天,核燃料的优势自不必言。

污染产生甚为小 选址要求甚为高

之前我们说了核电站的优势,那么大家最关心的显然是核电站的放射性污染,由于核电站的反应堆与发电结构完全分离,所以在一般情况下我们放射性物质不太可能从反应堆流入发电机部分(一些设计不好的沸水堆有可能),对于核电站本身来说,日常的污染就是海量的开水而已(反应堆的冷却水)。

核电站通常建在海边,很大程度上的原因在于其需要大量的冷却水(以及冷却水排放)

当然了既然核裂变,自然就会有核废料,处理核废料的基本原则是什么呢——不断的挖!不断的埋!就是使用各种各样的容器将核废料一点点的包裹起来,让放射性物质不会泄漏出来,之后填埋在非常深的地底,当然目前也在研究沉海等等方面的方案,不过目前还不现实。

核废料的处理如今已经成为一个很麻烦的问题,各国都没有什么有效的处理方法

所以说核电站的日常运转,除了需要非常大量的水做冷却,只需要定期运入运出核燃料和核废料就可以了,相对于火电站产生的海量碳排放,水电站的建设对于生态环境本身的破坏,核电站可以算是非常非常清洁的能源,只是需要建筑在拥有大量冷却水的地方就可以了。

历史事故虽少数 污染破坏胜战争

然后我们来说说事故,虽然核电站历史上一共只有3起事故,不过只有三哩岛造成的损害比较小。三哩岛由于各种各样的疏忽导致了堆芯融毁,也就是燃料因为温度过高直接导致融化,同时压力上升,燃料在一定程度上泄漏。不过由于事故本身规模较小,而且安全壳设计的很合理,所以并没有给外部造成什么损失,不过仅仅这个反应堆的价值就大概10亿美元,没有其他事情可以说是万幸了。

在切尔诺贝利事故的影响下,如今的普里皮亚季仍然是一座死城

切尔诺贝利则是人类历史上最悲惨的核事故,虽然调查报告很负责任的把事故原因推给了传说中的临时工,但是毫无疑问最大的责任方就是万能的苏联。现在的诸多科技手段都证明是切尔诺贝利的设计非常不合理造成的。相比三哩岛,切尔诺贝利直接发生了大规模爆炸,并且将大量放射性物质从反应堆中喷出了很远,这样的结果我想我不需要过多的说明,无人区不是玩笑。

福岛核电站3号反应堆在海啸后被毁,这主要是最初在设计时没有考虑海啸发生的可能性

至于福岛核电站事故笔者认为纯粹是在建设初期的失误,作为一台建筑在海岸边上的核电站,福岛方面压根没有考虑到大型海啸来临的可能性,这显然是一个根本不该存在的错误。而且为了防止爆炸,日本方面直接采用了灌入海水这种直接毁掉核电站的办法来保证不产生严重的后果。不过即使这样,福岛还是造成了一定程度的泄漏,需要几十年的时间去处理好。

未来规划很完美 只是赌注有些大

以上就是简单的给大家介绍了一下核电站的基础知识,很显然核能是未来的重点发展方向,毕竟只有核能才能以非常小的资源消耗带来更多的能量,而且目前的核电站采用的是裂变方法产生能量,危险性较大,而聚变由于原理问题,一旦失控会很快停止反应而不会造成更加严重的后果,这也是优势中的优势。

核聚变反应的研究已经在进行,更为清洁、更为安全的特性让其更加受到现在人的重视

而且从目前来看,聚变所使用的氘、氚全部可以从海水中提取,而且总含量相当高,所以核聚变技术一旦成熟,我们就可以取得取之不尽用之不竭的热能,我们只需要将这种无尽的热能转换为电能,之后的事情想必不需要笔者过多的提醒,幻想都在你的脑海当中。

伴随着核聚变技术一点点取得突破,核能有着美好的未来

好了,关于核电站笔者想说的就是这么多。毫无疑问核电站在相当长的时间都具备着很高的危险性,但是同时他能带来的好处也是不需要怀疑的,只有核电站能在相对小的占地面积和相对少的燃料消耗下产生足够多的能源,而且核电站的危险很多都是可以被预防的,随着科技的进步,我们也会愈发了解我们应该怎么做,就让我们一起畅想能源无限的美好明天吧!

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