三門(mén)核電站探秘：“核三代”的“加減法”

1千克鈾-235的原子核，在中子撞擊下全部分裂成碎片，可以釋放出的能量有多少?如果用燒煤產(chǎn)生的能量去衡量，相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所放出的能量!

自前蘇聯(lián)1954年建成第一座核電廠，核能和平利用50余年來(lái)，科學(xué)家不懈努力，探究核能安全利用的方法，核電技術(shù)也因此經(jīng)歷了第一、二、三、四代。

2月3日，由浙江省科協(xié)、浙報(bào)集團(tuán)主辦，浙江日?qǐng)?bào)、省科技館、果殼網(wǎng)承辦的第23期“[科學(xué)]在現(xiàn)場(chǎng)”活動(dòng)，走進(jìn)全球首座AP1000核電站——三門(mén)核電站，實(shí)地了解第三代壓水堆核電技術(shù)AP1000——目前世界上能夠工程化的最先進(jìn)的核電技術(shù)之一。

“核三代”的“加減法”

三門(mén)核電站，建造在三門(mén)縣健跳鎮(zhèn)的三門(mén)灣邊上。進(jìn)入廠區(qū)工地前，我們換上特制的防砸皮鞋，穿上反光背心，戴上能顯示準(zhǔn)入?yún)^(qū)域的安全帽，到工程現(xiàn)場(chǎng)參觀。

觀光車(chē)穿過(guò)隧道，在海邊停下。眼前的工地上，矗立著一個(gè)巨型的鋼制安全殼，殼體被巨大的塔吊包圍著，殼體外遍布腳手架——這是核電站的1號(hào)機(jī)組。幾天前，這個(gè)鋼制安全殼順利封頂，意味著1號(hào)機(jī)組核島廠房?jī)?nèi)所有大型模塊和設(shè)備全部就位。

“建成以后，這就是世界上第一臺(tái)采用先進(jìn)的壓水堆技術(shù)AP1000建造的核電機(jī)組。”為我們講解的核電站工作人員說(shuō)，AP1000正是第三代核電技術(shù)的主要代表之一。

1986年切爾諾貝利核事故以后，核電曾進(jìn)入發(fā)展停滯的“冰河時(shí)代”。盡管如此，科學(xué)界仍孜孜不倦地尋求著更安全、更先進(jìn)的核電應(yīng)用方式，第三代核電由此誕生。美國(guó)西屋公司的AP1000、法國(guó)阿海琺的EPR，是主要代表。

AP1000 相對(duì)于EPR“加法”的設(shè)計(jì)思路，采用的是“減法”——簡(jiǎn)化安全系統(tǒng)配置，減少設(shè)備和部件，進(jìn)而提高安全性。讓“減法”變成可能的，是“非能動(dòng)技術(shù)”：利用物質(zhì)的重力，流體的自然對(duì)流、擴(kuò)散、蒸發(fā)、冷凝等原理，在事故應(yīng)急時(shí)冷卻反應(yīng)堆廠房，并帶走堆芯余熱。簡(jiǎn)化安全系統(tǒng)配置后，安全級(jí)設(shè)備(如核級(jí)電動(dòng)閥、泵和電纜)、材料和廠房也相應(yīng)減少。

相比其他“加法”設(shè)計(jì)的三代核電技術(shù)，AP1000的“減法”設(shè)計(jì)下，安全電纜的長(zhǎng)度縮短了85%，構(gòu)筑物混凝土澆筑量從20萬(wàn)立方米減為約5萬(wàn)立方米。

在發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)，72小時(shí)內(nèi)，僅僅通過(guò)非能動(dòng)安全系統(tǒng)設(shè)置而無(wú)需操縱員干預(yù)，AP1000就能夠維持堆芯完整性和乏燃料池的冷卻。專(zhuān)設(shè)安全系統(tǒng)非能動(dòng)運(yùn)行的簡(jiǎn)單化，減少了對(duì)能動(dòng)部件的依賴(lài)，降低了對(duì)操縱員的事故響應(yīng)要求，從而大大降低設(shè)備故障或人因錯(cuò)誤造成事故擴(kuò)大的可能性，最終使AP1000的安全性得到顯著的提高。

三門(mén)青蟹可放心吃

三門(mén)造了核電站，青蟹還能吃嗎?不少人會(huì)有這樣的疑問(wèn)。

只要有工業(yè)均需要排出熱量，發(fā)電站的熱量排放問(wèn)題是個(gè)世界性的問(wèn)題，三門(mén)核電站也不例外。如果說(shuō)對(duì)海水養(yǎng)殖有影響，那主要是溫度的影響，但不會(huì)有核輻射的影響。

壓水堆核電站的發(fā)電原理是，核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，高溫高壓的一回路冷卻水把這些熱能帶出反應(yīng)堆，并在蒸汽發(fā)生器內(nèi)把熱量傳給二回路的水，使它們變?yōu)檎羝�，蒸汽推�?dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

打個(gè)比方，一回路是個(gè)熱水袋，里面的水有輻射;二回路是一臉盆水，這里的水只是被熱水袋加熱，相互之間是隔絕的，因此臉盆里的水沒(méi)有輻射。從三門(mén)灣取海水，是為了冷卻臉盆里的水，那排出的海水就更沒(méi)有輻射了。

不僅如此，整個(gè)核電站的建造使用，也不會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境特別是海域生態(tài)產(chǎn)生影響。2008年，國(guó)家海洋局相關(guān)部門(mén)開(kāi)展了秦山鄰近海域生態(tài)調(diào)查，并與 1989年至1990年和1995年至1996年的秦山核電站鄰近海域零點(diǎn)生態(tài)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)論認(rèn)為：秦山核電的運(yùn)行，并沒(méi)有給杭州灣海域的環(huán)境生態(tài)和水質(zhì)帶來(lái)可以察覺(jué)的變化。