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正常运行状态下核电站会爆炸吗?核电站到底会不会爆炸

正常运行状态下核电站会爆炸吗?核电站到底会不会爆炸虽然这样的爆炸本身危害有限,但最终导致的核辐射泄漏、废料处理以及周围土地的污染问题,才是我们真正担心的。福岛核电站,由于地震和海啸导致应急冷却系统故障,使燃料棒外壳温度超过锆-水反应极限温度,锆-水发生反应生成大量氢气,并与空气混合发生爆炸,同样不属于核爆炸。说到这,当年的切尔诺贝利核电站和日本福岛核电站的爆炸事故,又如何解释?再次强调,两起事故都不属于核爆炸。切尔诺贝利事故,官方给出的其中一种说法是:由于反应堆控制棒的设计缺陷,堆芯温度过高,导致冷却水变成蒸汽,最后由于水管承受不住压力,发生蒸汽爆炸,最后致使核物质泄漏,酿成9.3万人死亡、27万人致癌的悲剧。

拿深圳来说,大亚湾核电站周边,一栋栋高档住宅楼拔地而起,同样的价格也在节节飙升,核辐射泄露,也成了人们津津乐道的话题,核电站到底有多危险?住在附近到底有多大的安全隐患?

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首先明白一点,核电站和核武器是有着实质区别的。

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核弹对于燃料纯度要求极高,其中铀-235的浓度达到90%以上,才算是一枚合格的核弹。

而核电站反应堆中,铀的浓度一般不超过5%,所以对于核电站来说,核反应堆是根本不可能爆炸的

说到这,当年的切尔诺贝利核电站和日本福岛核电站的爆炸事故,又如何解释?

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再次强调,两起事故都不属于核爆炸。

切尔诺贝利事故,官方给出的其中一种说法是:由于反应堆控制棒的设计缺陷,堆芯温度过高,导致冷却水变成蒸汽,最后由于水管承受不住压力,发生蒸汽爆炸,最后致使核物质泄漏,酿成9.3万人死亡、27万人致癌的悲剧。

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福岛核电站,由于地震和海啸导致应急冷却系统故障,使燃料棒外壳温度超过锆-水反应极限温度,锆-水发生反应生成大量氢气,并与空气混合发生爆炸,同样不属于核爆炸。

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虽然这样的爆炸本身危害有限,但最终导致的核辐射泄漏、废料处理以及周围土地的污染问题,才是我们真正担心的。

我国第一座装机容量百万千瓦的大亚湾核电站为例,我们首先需要了解,核电站是怎么工作的。

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核电站是利用核裂变反应所释放的能量发电的。铀-235的原子核被中子撞击后,就会产生裂变,同时释放能量和散射2~3个中子,这些中子继续撞击其他原子核,释放更多的能量和中子,这被称为链式裂变反应

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将浓度不超过5%的铀-235加工成燃料芯块,并放入化学性质非常稳定的锆合金燃料棒中,17*17的燃料棒组装到一起,就构成了反应堆中的燃料组件。

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将燃料组件安装在压力容器中,并加入必要的控制装置,这就是一个核反应堆。

核电站反应堆包括压水堆、沸水堆、石墨堆以及重水堆等。不同的堆型他们的安全性和可靠性也是不一样的,其中压水堆技术最为成熟,占到全球核电站反应堆的70%左右,我国核电站也全部选用压水堆。

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核电站的发电原理简单说就是利用铀-235的链式裂变反应产生热量烧水,产生蒸汽,再由蒸汽带动汽轮机发电。为了保证反应堆的安全,最核心的问题就是控制堆芯产生的热量,其中冷却剂就是关键。

压水堆和沸水堆的冷却剂都是水,它们最重要的区别就是:压水堆比沸水堆多一个回路

压水反应堆共有两个回路,主泵用来保持一回路中的冷却水循环,冷却水进入反应堆吸收热能后,进入到蒸汽发生器,将热量带给二回路的给水,加热二回路中的给水产生蒸汽,带动汽轮发电机旋转,从而产生电能。

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这个过程里,一回路中经过反应堆且带有放射性的冷却水,被密封在特殊材质制成的管道中(一回路压力边界),不直接驱动汽轮机发电,从而直接减小了辐射泄漏的风险,相比于沸水堆中,直接利用流过堆芯且带有放射性的蒸汽去推动汽轮发电机的做法,压水堆更容易做得安全。

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当然,安全是相对的,核电站稳定运行离不开各种安全措施的重重把关。以压水堆核电站为例,一般设有三层安全屏障。

第一层就是上文中提到的锆合金燃料棒,其熔点达到1800℃,化学性质极其稳定,可防止放射性物质泄漏到一回路的冷却水中;

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第二层包含装有燃料组件的压力容器和一回路管道设备,这些设备由特种钢制成,能承受200多公斤的压力,可将堆芯和一回路水密封在内。

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第三层是一米厚的钢筋混凝土 6mm厚的钢衬组成的安全壳,将整个一回路系统牢牢封闭。

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核电站任何一个环节一旦运行异常,控制棒将在2s内落入堆芯,终止裂变反应。

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若第一和第二层安全屏障受到威胁,安全系统自动将硼酸水注入反应堆,确保反应终止冰冷却反应堆,减小核泄露风险。

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若第二层安全屏障遭到破坏,安全壳喷淋系统将自动启动,降低安全壳压力,确保安全。

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若上述三层安全屏障全部失效,沙堆过滤系统运行,将安全壳内的放射性物质过滤后,排放到大气里。

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从技术层面来说,各种安全的冗余设计已经足够保证核电站的稳定运行,除了以上所讲的,严苛的制度同样也是保障核电站安全的一道防线。

现在核电站在用一种叫「区域授权」的制度,一般员工想要进出不同区域,必须经过严格的考试。主控室的操作员下达每一个操作指令,必须经过两个人的口头确认,避免操作错误的风险,制度严格堪比「神盾局」。

所以说,严苛制度和安全技术的保障,为核电站安全稳定运行的构筑了层层保障。

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其实,小到每天吃食物,大到空气土壤或宇宙射线,我们每天都活在各种辐射里。例如,我们乘坐飞机从北京到欧洲往返一次受到的辐射为0.04mSv(毫希沃特),胸部X光透视一次受到的辐射约为0.02mSv,而在核电站周围居住一年,受到的辐射仅为0.01mSv。相关研究表明,人体一年可承受最大辐射为10mSv

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另外,国际上对于核废料的处理也是有统一标准的。

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中低放射性核废料,指受轻微污染的固体和液体。比如工人穿过的衣服、手套等,对于此类核废料,封闭在水泥箱中,一般选择在远离地下水源且荒无人烟的地方进行掩埋,这类废料的半衰期在十年到十几年不等,对于环境几乎没有任何影响。

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高放射性核废料,简单说就是反应堆烧剩下的渣渣,这类废料的半衰期长达几十万年,对于这类核废料,通常有三种处理方式:

掩埋。将核废料用特殊材料包裹,掩埋到深五公里的地下,且周围不能有任何生物和水源。

回收再利用。运用特殊技术手段提取残渣中可再次利用的物质,循环利用,放回反应堆二次利用。其它废料按第一种方法进行掩埋。

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嬗变处理。同样是利用特殊技术,将废料中半衰期几十万年的元素转化成半衰期仅仅几百年的元素,转化过后的元素有90%的部分可进行二次利用,例如铀-235燃烧后会产生钚-239,而钚-239是制造原子弹的主要原料,这可是重要的战略物资!剩余部分再进行深度掩埋。

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所以说,对于核电站的核废料处理,至少在中国,已经是非常成熟,对于环境的危害,可以说是微乎其微。

再加上以反应堆为中心,核电站周围5km为限制区的国家标准,核电站周围的房子能买吗?

中国秦山、大亚湾等各个核电站周围房价不降反涨,你说能买吗?

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