第3代核电能避免极端条件下出问题,第4代是从原理上杜绝风险?

2023-12-10 20:27:06   

前面说了,最早的反应堆基本都是石墨生产堆。也就是用石墨作为中子减速主材,让铀235不断的在其中裂变获得更优质的钚239。石墨本身是固体;反应前后的铀235与钚239也都属于固体。这样就容易在反应过后的核材料中提取钚239用于核武器的研发生产。附带产生的高温高压蒸汽再生产的电力都算是纯粹的副产品。不过用任何一种核反应堆发电,最大的好处就是负荷极其稳定。所有反应堆都喜欢满功率运行,常年100%的功率下运行的反应堆往往是最安全的;一旦满功率运行,就能一到两年内都不会降功率甚至是直接停堆。反倒是那些动不动就降功率,三天打鱼两天晒网的反应堆是最危险的!切尔诺贝利核事故的产生,就是盲目人为降功率进行所谓的安全演习,导致4号堆瞬间爆发功率到1亿千瓦,

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石墨堆芯无法承压,最终猛烈爆炸的结果。既然有这些特征,各大国的工程师与决策者们,很快就意识到核反应堆对大型电网的好处。大电网都有用电功率高峰与低谷的问题。比如民用电以傍晚用量最大,而凌晨功率负荷最小。于是所有大电网都必须保持一定的稳定性基础负荷;然后用一部分临时负荷作为峰谷的外围调节。一两年内都能满功率发电的核电机组就是最好的稳定负荷。而风电、水电、太阳能发电等不稳定的电力来源,则适合作为电网外围调节的动力来源。甚至还会建造人工抽水蓄能电站。核电虽然好,却不能直接把石墨生产堆运用到民用系统上,于是又发明了清水堆、沸水堆等早期的纯民用核机组。这类机组都无法提炼钚,因此只能纯民用。1950年代在美法等国初建的七八个30千瓦级的纯民用机组。

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就是标准的第一代(民用)核电。民用核电的运用在早期因为稳定的供电、极高的商业产值,很快获得了普遍欢迎。于是从1960年代初开始,在西方发达体系内部,掀起了一股建造民用核电站的高潮。新建核电机组基本功率从80万千瓦一直到140万千瓦级。以压水堆与沸水堆为主;总建造数量高达430台以上,总发电功率超过4亿千瓦。到目前仍然是全球核电的主力。出现7级核灾难的福岛机组,就属于全球430台2代核堆中的早期沸水堆类型。那么2代民用核电以后的第3代核电,又是如何划分的呢?第3代核电对比数量巨大的第2代核电,在单堆功率上并没有特别明显的提高。3代核电单堆功率一般是100万千万级,并没有跳出第二代核电80到140千瓦级的范围。但是第3代核电机组,特别强调,

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安全可靠性。在这方面投入了大量的精力与系统设计。这是与前2代核电的最大区别。过去认为第2代核电发生堆芯熔毁事故的概率比雷电连续2次击中一个地方还小;但是在福岛这种灾难就是实打实的发生了。而第3代核电堆的基本要求,就是一旦面临类似福岛的自然外力破坏,甚至是更为严峻的考验,还能确保机组迅速停堆。哪怕堆芯已经完全暴露,发生氢爆,炸穿了安全壳,那么顶部的巨大水箱也能同步破裂给堆芯自动降温。总之第3代核电,是考虑了所有最极端、最不可能的自然或者人为核事故风险。至于第4代核电技术,则是进化到了从原理上就不会发生核风险!