阅读材料3-11:核能发电安全吗?
阅读材料3-11：核能发电安全吗？
利用核能量发电，最担心的是安全问题。世界范围内核电站确实发生过几次大的事故。一次是1979年3月28日，美国三喱岛核电站连续发生操作失误和设备故障，引起堆内失水，导致核燃料元件破损，大量的放射性物质逸出一次回路……第二次发生在1986年4月26日凌晨1时23分，位于苏联基辅东北部的切尔诺贝利核电站第4号机组突然爆炸起火，3.5—4.0％的核燃料元件被炸出堆外，致使含有巨量放射性物质的蒸汽和浓烟进入大气，酿成一起震撼世界的恶性核泄漏事故。第三桩核泄漏事故发生在日本的茨仁县东海村JCD核燃料加工厂，时间是1999年9月30日上午10时35分……以上一桩桩事故不可避免地让人们产生这样的疑问——核电到底安不安全？
的确，从世界范围来看，核能的利用历史还不长。自从世界上建成第一座核反应堆至今，仅仅50多年的时间。在核能的应用技术与安全防护方面，也确实存在着许多有待完善和解决的问题。但是，半个世纪以来的核电发展实践告诉我们，核电是当代比较成熟的技术，全球30多个国家和地区已建成并投入运行的核电站有432座（截至1999年底），装机容量达32861.3亿千瓦，占世界发电总装机容量的21％。核电在一些国家的发电总量中所占的比重也是十分惊人的：
在法国，核发电量占全部发电总量的75％；比利时为61.5％；韩国为49％；我国的台湾省也有多座大的核电站，核电占发电总量的38.7％。
实践证明，只要严格遵守核电站安全法规和守则，核电的安全性是有充分保障的。
核电站对环境的影响，主要存在两种潜在危险：一是自身事故或外来因素引起爆炸事故，造成人身伤亡；一是发生反应堆冷却剂外溢事故时，造成放射性危害。对这两种情况，在设计核电站和选择建站地址时，都有多种可靠有效的考虑。核电站的选址要求非常严格，必须是地震裂度低和地壳稳固的“安全岛”，必须符合环保要求。为此，科学工作者必须全面进行多种项目的实地考察与勘测，其中包括磁航、重力、地震、遥感等等；同时还得进行详尽的水文调查和气象考察、查阅历史上千年以上地质资料的记载，推测今后50至100年的地震活动趋势。核电站与油库、油管、机场、易燃仓库以至民航线、公路、铁路的距离都有相应的限制规定。核电站向外分成隔离区、低人口密度区和人口中心距离区。最近的隔离区半径不得小于800米，最外区半径在7000米以上。
在核电站中还装有许多保护装置和工程安全措施。以我国大陆上第一座核电站——秦山核电站为例，这座我国自行研究、设计、制造、施工的核电站坐落在浙江省海盐县的秦山脚下，
离省会杭州市有100千米左右，依山傍海。核电站的设计准则是：不污染国土，不危害人民。工程强调“纵深防御，综合设防，多道屏障，万无一失”。电站反应堆采用最先进的排放技术，它的燃料是浓度为3％的铀，点燃它的“火柴”是能够钻到原子核内部去的中子。反应堆内有石墨等减速剂，使快速中子变为慢速中子。反应堆功率由控制棒调节。控制棒用吸收中子能力很强的银铟镉合金制成。反应堆的“心脏”部分叫“堆芯”，外有三道屏障保护着它的安全。第一道屏障是高强度的锆合金包壳，燃料芯块叠装其中，能把核燃料裂变时产生的放射性物质密封住。第二道屏障是压力壳，包在锆合金之外，防止锆合金壳破裂，不使放射性物质外逸。最外一层屏障叫安全壳，结构性能优良，气密性比规范预期性优良3.6倍。这是一座穹顶的“庞然大物”——内层为6毫米厚的钢板衬垫，外层为1米厚的钢筋混疑土，内径36米，高62米。里边安装一套完整的防护系统。安全壳极为坚固，可以令撞上的飞机粉身碎骨，而自己却毫发无损。反应堆和燃料装卸机用电子计算机操纵。万一出现意外，反应堆能在一、两秒钟内自动停止运转。
虽然与一样都利用了核聚变的原理，但核电采用低浓度裂变物质作燃料，且分散在反应堆内，在任何情况下都不会自我爆炸。更何况在设计和建设过程中又多方采用现代科学技术，能根据需要使裂变反应有控制地进行，并能随时中止反应。所以，只要严格遵守操作规
范，恪守操作守则，核电站的安全性是有充分保障的。
摘引自：《光明日报》2004-07-30（B1）（王乃仙）
核电厂运行程序
  图3-11  核电厂结构图
核电厂中发生的是可控制的核裂变链式反应。反应中释放的热量用来将水转化为蒸汽。与其他类型的电厂一样，转化成的蒸汽推动涡轮发电机的叶片，从而发电。见核电厂结构图。除了发电机以外，核电厂的其他两个主要部分是：核反应堆和热交换器。
裂变与能源  核反应将物质转化为能量。1905年，爱因斯坦发现了一个可以描述物质和能量之间关系的公式。你们也许看到过这个著名的公式：E=mc2。在这个公式中，E表示能量，m表示质量，c表示光速，光速是个很大的数值。这个公式指出，在物质被转换成能量时，会释放出巨大的能量。
核裂变（nuclear fission）是指一个质量数较大的原子核分裂成两个较小的原子核的现象。裂变反应的燃料是含有不稳定原子核的大原子，如铀235。用高速中子轰击铀235的原子核，当中子击中铀235的原子核时，它会分裂成两个较小的原子核，并释放出两个或两个以上的中子。所有这些粒子的总质量比最初的原子核的质量略小，这一微小的质量亏损转化成了能量。如爱因斯坦质能方程所描述的，这是极为巨大的能量。
同时，裂变反应又产生了三个或三个以上的中子。如果这些中子中的任何一个又撞到另外的原子核上，那么这个裂变反应就会重复进行，释放出更多的中子和更大的能量。如果附近有足够多的原子核，这一链式反应过程就会持续不断地进行下去，就像一排排撞倒的多米诺骨牌。由裂变反应释放的能量将会发生什么后果？如果不对核链式反应进行控制，那么释放的能量就可能引起大爆炸。的爆炸就是一个不受控制的核反应。几千克核燃料爆炸产生的能量要比几千吨常规，如甘油所产生的能量大得多。但是，如果链式反应能被控制，能量就会以热能的形式释放，这时就可以用来发电了。
核反应堆（reactor vessel）核电站利用什么发电 是核裂变反应发生的场所。反应堆里有棒状的铀235，称为燃料棒（fuel rod）。当一些燃料棒相互靠得足够近时，就会发生一系列的裂变反应。控制反应
是通过调整由金属镉制成的控制棒（control rod）在燃烧棒中间的位置来实现的。镉能够吸收裂变反应过程中释放的中子。移走镉控制棒，裂变反应就会加速。如果反应堆过热了，可以将控制棒移回原来的位置，以减缓链式反应的速率。
热交换器  通过水泵将反应堆中的水或其他液体抽出，就可以将反应堆中的热量带出来。液体再通过热交换器，在那里，这些能量可以使水沸腾产生蒸汽，带动发电机发电。蒸汽冷凝成水后又可以泵回热交换器。
寻可控核聚变  第二种核反应类型是聚变。核聚变（nuclear fusion）是指两个轻原子核结合成一个更大的原子核的过程。聚变反应中，两种氢的同位素原子核结合后生成了质量较大的一种原子核。含有一个质子和中子的氘与含有一个质子两个中子的氚发生了聚变反应，生成了氦核，同时释放出一个中子。氦原子核含有两个质子与两个中子。一个氦原子核的质量比两个氘原子核的总质量稍轻。它们之间的质量亏损就被转化为能量。
核聚变作为一种能源，有许多优点。每个原子聚变释放的能量比裂变要多。核聚变所需的燃料——氢元素的同位素存在于地球上储量极为丰富的海水中。聚变要比裂变更安全，产生的核污染也更少。这就是为什么科学家们迫切希望建造核聚变反应堆的原因。
尽管已有热核弹（）爆炸过，但是科学家们仍然无法控制大规模的核聚变。最大的问题是温度。在太阳内部，核聚变在温度高达1500万摄氏度时进行。这样的高温条件在地球上几乎是不可能实现的。高压也能引起聚变反应，但是目前还未到能忍耐超强高压的反应堆容器材料。超强磁场也能引起核聚变反应，但是产生这样强的磁场所需的能量要高于核聚变反应所产生的能量。
尽管这一科学研究已经进行了许多年仍无重大进展，但科学家坚信他们最终能够控制核聚变反应。如果能真的成功的话，寻干净、廉价能源的问题就可能得到较彻底的解决。

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