四層「防護服」,三條「腦迴路」,獨一無二的「芯」這就是中國「名片」 !

2022-10-08   知識就是力量雜誌

原標題:四層「防護服」,三條「腦迴路」,獨一無二的「芯」這就是中國「名片」 !

「華龍一號」是中國經過30多年潛心研發,具有自主智慧財產權的第三代百萬千瓦級壓水堆核電站,是中國走向世界的「名片」之一!

撰稿 / 李強 楊思 荊銳(中國建築第二工程局有限公司)

審核 / 范廣軍(中國建築第二工程局有限公司)

探秘「國之重器」

由於石油、天然氣、煤等化石能源逐漸枯竭,人類正積極開發風能、太陽能、生物能等新能源,但新能源還無法完全替代化石能源。核電作為優化能源結構、保障能源安全、滿足電力需求的最好選擇,具有安全、清潔、高效、經濟的優點,能滿足綠色生態的發展要求,被人類重視並發展起來。

核電站是以核反應堆代替鍋爐,以鈾為核裂變原料,通過核裂變反應生成熱能,再把熱能轉化為電能的設施。常見的核反應堆有輕水堆、重水堆、改進型氣冷堆、快堆等。其中輕水堆按照蒸汽產生過程不同,還分為沸水堆、壓水堆及超臨界水冷堆。「華龍一號」屬於壓水堆核電站,以水作為冷卻劑和慢化劑,世界60%以上的核電站都是這種類型。

「華龍一號」採用單堆布置,機組之間互不影響,每個機組獨立一套系統。它主要由核島、常規島及其他輔助廠房構成。核島是核電站的核心部分,主要包括反應堆廠房、燃料廠房、安全廠房、核輔助廠房、放射性廢物處理廠房等;常規島,主要包括汽輪發電機廠房及其附屬廠房;其他輔助廠房,包括泵房、應急柴油發電機廠房、SBO(全廠斷電)柴油發電機廠房、BOP(輔助系統)廠房等。

奇妙的能量傳遞

「華龍一號」壓水堆核電站有3個迴路系統,它們之間相互獨立,通過3個迴路的管道進行熱交換,完成發電工作。

一迴路是核電站最核心的地方,位於核電站堆芯位置,核裂變反應就在這裡發生。裂變反應會產生巨大的熱量,熱量將堆芯的水加熱至327攝氏度;隨後在主泵的推動下,高溫高壓水流在一個叫作蒸汽發生器的設備里將自身熱量傳導出去,之後再回到堆芯重新吸收熱量。

一迴路中傳導出來的熱量把二迴路的水加熱成蒸汽,蒸汽就能推動汽輪機轉動進行發電,之後蒸汽再被冷卻劑液化成水。

最後一個三迴路,則是通過水泵將大量冷卻水輸送到冷凝器中,在冷凝器裡帶走二迴路的蒸汽的熱量,讓蒸汽冷凝成水。冷卻水多使用江河、海水,水泵不停地將水輸送進來作為冷卻劑,帶走熱量後被排回江河、海中,這也是核電站需要選在有水源的地方的原因。

獨一無二的中國「芯」

知道了核電站的能量傳遞方式,核裂變反應又是怎麼發生的呢?鈾-235原子核在中子的轟擊下,會分裂成兩個(偶爾3個)較輕的原子核,同時放出兩個(有時3個)新的中子並釋放出巨大能量,這就是核裂變。裂變產生的新的中子又可以引發新的核裂變,就能持續地發出能量,這個過程叫作鏈式裂變反應。「華龍一號」就是以鈾-235為核裂變燃料的。

作為擁有完全自主智慧財產權的中國「芯」,「華龍一號」的堆芯設計方案是目前世界上獨一無二的。反應堆堆芯由燃料組件及相關組件、

世界上最強的安全鎧甲

為保證核電站安全運行,「華龍一號」核電站在選址和安全保障方面有著近乎苛刻的要求。首先,要選擇自然條件良好的地區,減少自然災害對核電站的影響。第二,要遠離人口密集地區和各類交通要道。第三,因為核電站運行需要大量的水,並需及時把電能輸送出去,所以它還需要靠近電力負荷中心和水源。

不僅如此,為了防止核燃料外泄,「華龍一號」自身還穿了4層「防護服」!

中國核電從無到有,從小到大,如今已躋身世界第一方陣,驚艷了全世界。我們期待中國核電實現更大跨越!

知識拓展

最厚「鎧甲」—雙層安全殼

「華龍一號」多層全面的安全屏障

實際上,安全殼結構從內到外共有3層。第一層是由6毫米厚的鋼板構成的鋼襯裡包殼,鋼襯裡從上到下進行連續布置,主要由4部分組成,分別是底板、截錐體、筒體和穹頂,包裹整個反應堆,其單體重量約1200噸、內直徑45米、總高度約60米;在包殼外側有1200毫米厚的預應力高強鋼筋混凝土筒體結構,能夠在核事故工況下承受高溫高壓,防止放射性物質泄漏;在其外側又有1500毫米厚的鋼筋混凝土結構,能夠抵禦外部大型客機的撞擊;兩層鋼筋混凝土筒體結構中形成1800毫米寬的環廊空間區域,在核電站運營狀態下,環廊區域一直是負壓狀態,能更加確保放射性物質不會泄漏到外部環境中。

協助組稿:《施工技術(中英文)》編輯部