核陰影下的日本
日本東京電力公司曾高調宣佈,福島核電站是世界上最安全的核電站。
日本人敢這麼篤定,也是有他們的底氣,他們給福島核電站設計了四套緊急供電裝置。
作為世界上最大的核電站,它有10臺沸水堆機組。核電站的發電原理其實和火電差不多,都是先把水煮成沸水,再利用蒸汽推動渦輪機發電。
只不過是把燒煤的鍋爐換成了核反應堆,核反應堆採用的燃料叫鈾235。
當鈾235的原子核受到外來中子的轟擊時,一個原子核會吸收另一箇中子,再裂變成兩個較小的原子核,同時釋放出2到3箇中子。
新的中子又繼續引起裂變,這種原子核的鏈式裂變反應就會產生大量的熱能。這種方式比燒煤發電要清潔高效太多。
一千克鈾235的發電量,是1千克煤的200多萬倍。
唯一的缺點就是核廢料具有強放射性,如果反應堆發生故障,核廢料洩露出去,就會對人體和環境造成巨大的破壞。
要保證核反應堆的安全,首先要及時用水輪機給反應堆澆水降溫。一旦停電導致水輪機停止作業,核反應堆的堆芯就會立刻被高溫熔燬,接下來就是爆炸以及核洩漏。
有興趣的可以去了解一下,蘇聯切爾諾貝利電站發生的核洩漏事故,就是因為人為操作失誤,導致反應堆升溫爆炸,最後有13.5萬人因核輻射而死亡。
核電站事故也不是一起兩起,美國日本就發生過很多次。有了前車之鑑,加上日本是多地震的國家,所以對福島核電站格外保護,不但給水輪機設計了四套緊急方案,還把核電站建在了地基下25米的大巖盤上面,足以承受7級大地震。
但讓日本人沒想到的是,他們將面對的是史詩級的災難。
2011年3月11日,日本爆發了9級大地震,瞬間將核反應堆摧毀,15米高的海嘯隨之而來,不但徹底破壞了核電站設施,還讓供電系統陷入癱瘓。
日本精心設計的應急方案統統失效,核電站機組在地震後的兩天裡,接連發生數次爆炸,然後東京電力公司又瞞著民眾,偷偷排放核廢水,釀成一次嚴重的核洩漏事故。
福島核洩漏之後,日本人算是徹底對核電失去了興趣,反核的聲音越來越多,迫於壓力,日本政府只能慢慢放棄核電。2011年還有54座核電站,到現在只有21座還在執行。
在我國也存在一些反對核電的聲音,其實真沒必要視核電為洪水猛獸。任何事物都具有兩面性,發展核電確實可以解決能源的問題。
和日本對比,在我國發展核電有一個優勢,那就核電站基本原理地震帶,基本不會受到自然災害的影響,而且核廢料也不是沒有辦法解決。
我國核電專案雖然起步晚,但如今已經走了世界前列。
啟明星2號核反應堆
它是我國首座鉛基核反應堆零功率裝置, 由我國中核集團中國原子能科學研究院,聯合中國科學院物理研究所,歷時四年研製出來的,看這出身就知道它不簡單。
它可以把核燃料的使用效率提高至95%,還能把核廢料進行回收二次燃料。說簡單點就是,既可以減少核廢料的排放,還可以降低核廢料的輻射性,同時將它們轉化成電量。
啟明星二號一出,迅速引起國際社會的關注,尤其是日本和美國。日本是對核電又愛又怕,美國是世界第一核電大國,而且也發生過不少的核洩漏事故。
日本曾表示,願意出3000萬美元引進核廢料處理技術,美國更是願意出6000萬美元。雖然給的錢都不少,但是我國仍是果斷拒絕了他們,作為獨家核心科技,這關係到國家利益,不是錢可以衡量的。
比如美國,不願意賣給我們晶片製造技術不說,反而透過一切手段卡住我們的脖子。
所以,啟明星2號的核心技術,同樣也不能透露給美國和日本。不過啟明星2號不是我國最先進的核電技術,而是釷基熔鹽堆。
我國第四代核電技術,釷基熔鹽堆
釷也是一種放射性元素,也是潛在的核燃料,相比傳統的核燃料,它具有多個優勢。
釷有更短的半衰期,所以釷反應堆的反應速度更慢,安全係數相對高一點。
釷的儲量也相當豐富,我國探明的釷礦是鈾礦的6倍,為28.6萬噸。根據研究表明,一頓釷相當於200噸鈾,350萬噸煤產生的能量。
釷還不能用於製造核武器,產生的核廢料也極少,所以它比鈾核反應更加清潔高效。
最主要的是,釷基熔鹽堆屬於第四代核反應堆。它採用的是冷卻劑是氟化鹽。
當內部溫度超過預定值,堆底部的冷凍塞會自動熔化,氟化鹽攜帶核燃料會全部流入應急儲存罐,反應堆會自動關閉,核反應也會即刻終止,從而避免核反應堆在高溫下發生爆炸。
而且氟化鹽在冷卻後會凝固,不會像海水一樣發生洩露。由於不需要水冷卻,核電站的地點選擇就多了。
釷基熔鹽堆還可以小型化,將來技術成熟以後,可以運用到宇宙飛船上,登入火星就不再考慮動力和燃料問題。
也可以搭載到新能源汽車上,8克燃料可行駛160萬公里,100年不用維護。
所以釷基熔鹽堆一定是核電在未來的發展趨勢,好在我國在這一領域走在了世界前列。從2011年開始,中國科學院啟動了A類先導專項,研究釷基熔鹽堆核能系統。
這項研究由中科院上海應用物理研究所牽頭,聯合國內外高校、企業以及科研機構,組建了一支規模最大的科研隊伍,共同展開釷基熔鹽堆的研發建造。
在世界核組織的網站上,每年會對釷基熔鹽堆的研究情況更新,從2016年到2018年,始終寫著這麼一句話:中國正在引領全球的熔鹽堆的研究。
我國已經在甘肅建立第一座釷基熔鹽堆實驗裝置,雖然它的輸出功率只有2兆瓦,剛好夠點1000個電爐。
但是按照計劃,我國將在2030年建造400兆瓦的釷基熔鹽堆的商用核電站,正式從實驗室走進市場!。