都知道核电站和火电站最大的不同就是发电的燃料不一样,一说到核燃料,人们都很担心辐射问题,那么核电站本身是如何确保核辐射不泄露的?又是如何应对地震海啸和断电的意外状况的?
一座核电站大约有六万多台套设备组,他自身到底设计了多少道安全防护措施?核能的秘密,核能发电安全吗?
说到核电站的安全,大家都非常的关心,核岛最外层是有一个水泥结构的安全壳的结构。
再往里面去是一回路的压力容器,最中心就是装载着核燃料的安全棒。这样就可以保证核裂变的反应的能量能源源不断的输送到的一回路中去。
燃料棒
同时它也能够把核燃料包裹在中间,防止它的放射性进一步的去蔓延扩散。当然了,即使它出现了破损也没有关系,还有第二层保护。第二层防护就是一回路的压力容器。
它是一个由12米高,内径4米,并且厚度达到了的20厘米的厚的一个不锈钢的钢管组成的,非常结实。即使是出现排尿棒出现泄漏的时候,它也可以把辐射的物质牢牢的锁在里面。
首先,会选在一块地质结构非常稳定的基石上面,这块地不会发生大的地震,即使其他地方发生地震的话,对它的影响也是很有限的。
第二,选址会考虑到周围会有大量的水。
第三就是核电站通常建在一些海湾,比如说大亚湾核电站就建在大亚湾,北方的辽宁红岩河的核电站就建在仙域湾。
这样做的好处就是这些海湾往往都会有一些岛屿,当遇到大的海啸、台风的时候,这些屏障往往会起到很好的防护的作用。
目前我国的57台已建成的核电机组,都布置在沿海。实际上也很好的解决了我国的这个沿海经济发达地区的用电的问题。
由此可见,核电站无论从选址到建造,还是后期投产运行发电,每个环节无一不以安全为第一目标。
应对电力中断意外情况的措施那么核电站除了要保障安全发电之外,面对突然发生电力中断的意外情况,它还能够保这安全吗?
答案是肯定的,核电站之所以能够在面对电力中断等意外情况时依然确保安全,得益于其极为重要的设计理念——能动和非能动相结合的设计理念。
当核电站停堆之后,反应堆内芯依然留存着大量的热量,而这些热量必须及时排出,否则可能会引发一系列安全问题。
在这种情况下,就需要借助大量的冷水来实现降温,以此保障核电站整体处于安全稳定的状态。有两种手段。
首先会采用的备用电源,比如备用的柴油机启动去给它供电,来继续给它供冷水,去冷却它的反应堆。
有人会问,如果柴油机有故障了怎么办?
没关系,还有非能动的手段。大家可以发现华龙一号的核岛的反应堆顶部有一个像帽檐一样的结构,实际上这里面藏着一个巨大的水箱,在平时会在这个水箱里面注满水。
华龙一号反应堆
当出现刚才所说到的极端的情况的时候,水就会利用重力自动的流下去,然后去冷却反应堆,从而起到的反应堆安全冷却停堆的作用。
在2023年,国家建成了全球首台第四代核电,也就是高温气冷堆。它相比前面两代核电有着本质的区别。这里面就要引入个概念叫本质安全。
什么叫本质安全呢?
如果把三代核电比喻成一个鸡蛋的话,会用很多的方式去防护,防止这个鸡蛋破碎。但是四代核电可能就是一个铁球,它是怎么都不会去碎掉的这么一个状态,所以叫它本质安全。
核电站数字化仪控系统保障安全运行一座核电站是由六万多台套设备组成,它是如何做到安全运行的?
大家知道人是由大脑来控制的,核电站也需要有这么一个指挥中心和大脑来控制它。
核电站的数字化移控系统。
首先它的响应速度非常的快当核电站遇到一些紧急情况的时候,需要在非常短的时间内就让反应堆停下来。像开车的一样,当前方有危险的时候,需要紧急刹车。
这个时候和睦系统会向核电站控制棒发出指令。它只需要0.15秒的时间就能让控制棒落下去。这样的话反应堆里面的宗旨就会被吸收掉,从而让反应迅速的停下来。
第二点在于它具备相当高的可靠性,而衡量这一可靠性有两个关键指标。其中,第一个指标要求十分严苛,那就是在系统运行多达1000万次的过程中,一次拒动的情况都不允许出现。
所谓拒动,简单来说,就好比我们日常使用手机时,偶尔会遇到滑屏解锁失败这类操作无响应的情况,而在核电站的这个系统里,这种情况哪怕仅仅出现一次都是不被允许的。
另外一个指标,核电站运行50年,只允许系统出现一次的误动作。而且这个误动作必须是导向安全方向的。
就好比如果是发生一个误操作指令的话,它一定是往反应堆安全的停下的方向去发指令,而不是按反应堆提功率的方向去发展力。
正是由于核电站的大脑有这些关键的指标,才能让的核电站能够同时控制六万多套设备,安全有序的稳定运行。
反应堆收到停止指令
这套系统是怎么来控制核电站的呢?
首先它会通过现场的传感器,像眼睛和耳朵一样,能感知整个核电站现场运行的一个状况。
比如说它的温度、压力,这些参数会通到处理器里面,经过复杂的运算,然后发出相关的操作指令。这些指令可能是打开一个阀门,也可能是启动一个泵。
核电站的主控室是核电站数字化移控系统的很重要的一部分。在这个主控室里面工作的一群特殊的人群,核电站的操纵员。
核电站操纵员相关情况在八九十年代,国家培养核电站操纵员需去国外,花费高昂,价值与操纵员体重相当的黄金,因此被称为“黄金人”。
成为操作员不易,需理工科大学毕业(工程、物理相关专业)且是学霸,工作后要面临百余门包含核物理、热功、仪控等课程的培训,考试合格才能进主控室工作,工作两年后有资格参加模拟机考试,通过后还需通过国家能源局举办的核安全执照考试,才能正式成为操作员。
核电站
培训选拔考试的过程至少要花费五年的时间。
正是得益于这套严格的培训选拔流程,操作员才具备了极高的专业水准。
而当这样高素质的操作员与功能强大的核电站数字化仪控系统相互配合、强强联合时,便如同为核电站的安全筑起了一道坚固防线,共同守护着核电站安全平稳地运行。
文本来源@科普中国的视频内容