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    核電技術發展： 自1951年12月美國實驗增殖堆1號（EBR-1）首次利用核能發電以來，世界核電至今已有50多年的發展歷史。截止到2018年年底，全世界核電運行機組共有500多臺，其發電量約占世界發電總量的18%

    1、什么是核能

    世界上一切物質都是由原子構成的，原子又是由原子核和它周圍的電子構成的。輕原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分別稱為核聚變能和核裂變能，簡稱核能。

    大家提到的核能是指核裂變能。 前面提到核電廠的燃料是鈾。鈾是一種重金屬元素，天然鈾由三種同位素組成：

    鈾－235 含量0.71%

    鈾－238 含量99.28%

    鈾－234 含量0.0058% 鈾－235是自然界存在的易于發生裂變的唯一核素。

    當一個中子轟擊鈾－235原子核時，這個原子核能分裂成兩個較輕的原子核，同時產生2到3個中子和射線，并放出能量。如果新產生的中子又打中另一個鈾－235原子核，能引起新的裂變。在鏈式反應中，能量會源源不斷地釋放出來。

    鈾－235裂變放出多少能量呢？1千克鈾－235全部裂變放出的能量相當于2700噸標準煤燃燒放出的能量。

    2、核反應堆原理

    反應堆是核電站的關鍵設計，鏈式裂變反應就在其中進行。 反應堆種類很多，核電站中使用最多的是壓水堆。

    壓水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指頭大的燒結二氧化鈾芯塊，裝到鋯合金管中，將三百多根裝有芯塊的鋯合金管組裝在一起，成為燃料組件。大多數組件中都有一束控制棒，控制著鏈式反應的強度和反應的開始與終止。

    壓水堆以水作為冷卻劑在主泵的推動下流過燃料組件，吸收了核裂變產生的熱能以后流出反應堆，進入蒸汽發生器，在那里把熱量傳給二次側的水，使它們變成蒸汽送去發電，而主冷卻劑本身的溫度就降低了。從蒸汽發生器出來的主冷卻劑再由主泵送回反應堆去加熱。冷卻劑的這一循環通道稱為一回路，一回路高壓由穩壓器來維持和調節。

    3、什么是核電站

    火力發電站利用煤和石油發電，水力發電站利用水力發電，而核電站是利用原子核內部蘊藏的能量產生電能的新型發電站核電站大體可分為兩部分：一部分是利用核能生產蒸汽的核島、包括反應堆裝置和一回路系統；另一部分是利用蒸汽發電的常規島，包括汽輪發電機系統。

    核電站用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的核燃料在一種叫“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發生器內產生蒸汽，蒸汽推動氣輪機帶著發電機一起旋轉，電就源源不斷地產生出來，并通過電網送到四面八方，這就是最普通的壓水反應堆核電站的工作原理。

    在發達國家，核電已有幾十年的發展歷史，核電已成為一種成熟的能源。我國的核工業已也已有40多年發展歷史，建立了從地質勘察、采礦到元件加工、后處理等相當完整的核燃料循環體系，已建成多種類型的核反應堆并有多年的安全管理和運行經驗，擁有一支專業齊全、技術過硬的隊伍。核電站的建設和運行是一項復雜的技術。我國目前已經能夠設計、建造和運行自己的核電站。秦山核電站就是由我國自己研究設計建造的。

    4、什么是核電廠

    電是電廠生產出來的。我們知道有燒煤或石油的火力發電廠，有靠水力發電的水電站，還有一些靠風力、太陽能、 地熱、潮汐能、波浪能、沼氣生產電力的小型或實驗性發 電裝置。核電廠就是一種靠原子核內蘊藏的能量，大規模生產電力的新型發電廠。

    核電廠用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。用鈾制成的核燃料在一種叫做“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發生 器內產生出來，并通過電網送到四面八方。這就是最普通 的壓水反應堆核電廠的工作原理。

    5、什么是放射性

    約在100年前，科學家發現某些物質能放出三種射線：α（阿爾法）射線、β（貝塔）射線，γ（伽瑪）射線。

    以后的研究證明：α射線是α粒子（氦原子核）流，β射線是β粒子（電子）流，統稱粒子輻射。類似的還有中子射線、宇宙射線等。γ射線是波長很短的電磁波，稱為電磁輻射。 類似的還有X射線等。

    這些射線的共同特點是：1、有一定穿透物質的能力；2、人的五官不能感知，但能使照相底片感光；3、照射到某些特 殊物質上能發出可見的熒光；4、通過物質時有產生電離作用。

    射線主要通過電離作用對生物體產生一定的影響。

    射線并不可怕，我們吃的食物、住的房屋，甚至我們的身體 內都有能放出射線的物質。我們戴夜光表、作X光檢查、乘飛機、吸煙都會接受一定的輻射劑量。但是，過高的輻射劑量會引起有害健康的效應。

    兩個關于放射性的計量單位

    6、什么是反應堆

    核反應堆是一個能維持和控制核裂變鏈式反應，從而實現核能-熱能轉換的裝置。

    核電廠用的壓水反應堆有一個厚厚的鋼質賀筒形外殼，腰部有幾個進水口和出水口，稱為壓力容器，900兆瓦的壓水堆，其壓力容器高12米，直徑3.9米，壁厚約0.2米。

    壓力容器內是堆芯，堆芯由燃料組件和控制棒組件等組成。水在它們的間隙中流過。水在此起兩個作用，一是降低中子的速度使之易于被鈾－235核吸收，二是帶出熱量。900兆瓦壓水堆 一般裝有157個燃料組件，約含80噸二氧化鈾。

    壓力容器頂裝有控制棒驅動機構，通過改變控制棒的位置來實現開堆、停堆（包括緊急停堆）和調節功率的大小。

    7、什么叫做核事故

    一般來說，在核設施（例如核電廠）內發生了意外情況，造成放射性物質外泄，致使工作人員和公眾受超過或相當于規定限值的照射，則稱為核事故。顯然，核事故的嚴重程度可以有一個很大的范圍，為了有一個統一的認識標準，國際上把核設施內發生的有安全意義的事件分為七個等級。

    由表可以看出，只有4－7級才稱為“事故”。5級以上的事故需要實施場外應急計劃，這種事故世界上共發生過三次， 即蘇聯切爾諾貝利事故、英國溫茨凱爾事故和美國三里島事故。

    8、核電部分廠房描述

    中國的大部分廠房都是這樣的——

    1）反應堆廠房：包括內外安全殼和內部結構以及堆芯熔融物捕捉器。反應堆廠房是雙層圓筒形結構，該建筑包容并支撐與一回路相關的主要設施（包括壓力容器和主冷卻回路，包括主泵，蒸發器和穩壓器）。反應堆換料腔和內部結構。輔助設備。廠房的主要功能是防止外部事件對內部反應的影響，確保不發生泄漏。包括一回路發生事故失水，使廠房內壓力和溫度升高。

    1.1）安全殼：安全殼是雙層墻體結構，其中內墻體由預應力混凝土筒體和混凝土穹頂構成，內面襯以鋼襯里，保證密封。外安全殼抵抗外部沖擊。1.8米寬的環形區域將內外安全殼隔離，該區域處于負壓狀態，收集發生泄漏事故后泄漏物的收集，保證泄漏物在排入大氣前被過濾，雙層安全殼是考慮在嚴重事故對環境的有效保護。

    1.2）內部結構：主要功能是提供反應堆壓力容器的支撐和附屬設備的支撐；人員及設備的生物防護；防止管道的甩擊和飛射物對安全殼、各回路以及安全系統的影響。

    1.3）結構描述：內部結構是鋼筋混凝土結構包括一次屏蔽墻，二次屏蔽墻，反應堆換料腔；樓板和墻體。

    1.4）堆芯熔融物捕捉器：位于堆芯CVCS和VDS系統下部分為三部分，由堆坑下部、堆芯熔融物擴展通道和擴張區域組成。表面覆蓋細石混凝土。底部有循環水系統，用以事故狀態下對熔融物降溫，水來自換料儲水箱。

    2）安全廠房：安全廠房1&4分為9層，分別布置在安全殼兩側；廠房2&3分為8層，布置在一起，采用雙層墻體。外墻與廠房各樓層分開，通向廠房的門應有門禁系統。

    3）燃料廠房：位于反應堆廠房和安全廠房2、3相對的位置，與反應堆廠房和安全廠房位于一個筏基礎之上。9層（0.00-19.5m區域）。西側為乏燃料水池及相關設施。東側為事故廢氣過濾機組。采用雙層墻，門應有門禁系統。

    4）核輔助廠房：核輔助廠房內設置與電廠運行必需的與安全無關的輔助系統，同時設置有部分維修區域。是鋼筋混凝土結構，基礎與廠房的筏基礎是分離的，放射性設備周圍設置屏蔽結構以及有系統的隔離。提供充分的生物隔離。

    5）進出廠房：基礎廠房內設有為保障人員安全進出核島所必需的設備和設施。進出廠房的基礎和核島的基礎臨近，設置沉降縫，允許相對的位移。

    6）放射性廢棄物廠房：分為放射性廢棄物廠房(HQB)和放射性廢棄物儲存廠房（HQS），其可收集、儲存、處理液體和固體放射性廢棄物。為兩個機組公用，它同1號機組的核輔助廠房建筑直接連接，用來儲存、運輸樹脂類廢棄物以及收集、臨時儲存、運送廢液。在放射性廢棄物廠房和2號機輔助廠房附屬建筑（2HQS）之間連接一條熱管，用來輸送2號機的廢液。

    7）應急柴油機房：（HD）是鋼筋混凝土結構，其鋼筋混凝土筏基及地下部分及外墻使用瀝青絕緣材料來防水的。用來放置柴油燃料儲存罐、柴油燃料槽房間的樓板、墻體及天花板表面是摻合了憎油材料的水泥砂漿抹面的。

    8）安全廠用水泵房：為混凝土結構，其鋼筋混凝土結構設計、配合比及工藝應具備足夠的耐久性以保證結構主體能防止地下水和海水的侵蝕，所有與水接觸的混凝土表面應使用精細模板，其他地方可以使用粗制模板。

    核電行業市場可觀

    核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產生大量的電能，每千瓦時電能的成本比火電站要低20%以上。核電站還可以大大減少燃料的運輸量。例如，一座100萬千瓦的火電站每年耗煤三四百萬噸，而相同功率的核電站每年僅需鈾燃料三四十噸。核電的另一個優勢是干凈、無污染，幾乎是零排放，對于發展迅速環境壓力較大的中國來說，再合適不過。

    2007年，中國核電總發電量628.62億千瓦時，上網電量為592.63億千瓦時，同比分別增長14.61%和14.39%。田灣核電站2臺106萬千瓦的機組分別于2007年5月和8月投入商運，中國核電運行機組達到11臺，運行總裝機容量達907.8萬千瓦。

    截至2007年底，中國電力裝機容量達到7.13億千瓦，全國電力供需繼續保持總體平衡態勢。同時，隨著田灣核電站兩臺百萬千瓦核電機組投產，目前全國核電裝機容量已達885萬千瓦。

    2007年全國水電、火電裝機容量均保持超過10％的增長，分別達到1.45億千瓦和5.54億千瓦。而風電并網生產的裝機總容量則實現翻番，達到403萬千瓦。

    中國對于核電的發展已經開始放寬政策，長期以來，中國官方一直強調要“有限”發展核電產業。而在2003年以來，中國出現了全面性能源緊張。在這種情況下，國內關于大力發展核電產業的呼聲日益強烈。高層關于發展核電的這一最新表態無疑是值得肯定的，因為它確立了核電產業的戰略性地步，不但對解決中國長期性的能源緊張有積極意義，而且也是和平時期保持中國戰略威懾能力的理想途徑，可謂“一箭雙雕”。

    中國目前建成和在建的核電站總裝機容量為870萬千瓦，預計到2010年中國核電裝機容量約為2000萬千瓦，2020年約為4000萬千瓦。到2050年，根據不同部門的估算，中國核電裝機容量可以分為高中低三種方案：高方案為3.6億千瓦（約占中國電力總裝機容量的30%），中方案為2.4億千瓦（約占中國電力總裝機容量的20%），低方案為1.2億千瓦（約占中國電力總裝機容量的10%）。

    中國國家發展改革委員會正在制定中國核電發展民用工業規劃，準備到2020年中國電力總裝機容量預計為9億千瓦時，核電的比重將占電力總容量的4%，即是中國核電在2020年時將為3600-4000萬千瓦。也就是說，到2020年中國將建成40座相當于大亞灣那樣的百萬千瓦級的核電站。

    從核電發展總趨勢來看，中國核電發展的技術路線和戰略路線早已明確并正在執行，當前發展壓水堆，中期發展快中子堆，遠期發展聚變堆。具體地說就是，近期發展熱中子反應堆核電站；為了充分利用鈾資源，采用鈾钚循環的技術路線，中期發展快中子增殖反應堆核電站；遠期發展聚變堆核電站，從而基本上“永遠”解決能源需求的矛盾。

    技術及市場現狀

    國際核電企業以日系為中心，形成三足鼎立的局面：日本富士財團的日立―美國通用、日本三井財團的東芝―美國西屋、日本三菱財團的三菱重工―法國阿海琺。日本在核電技術和市場的壟斷雛形已經出現，中國加快發展核能應用的能源戰略調整必然受制于日本。

    核電技術方案

    縱觀核電發展歷史，核電站技術方案大致可以分四代，即：

    第一代核電站

    核電站的開發與建設開始于上世紀50年代。1954年，前蘇聯建成電功率為5兆瓦的實驗性核電站：1957年，美國建成電功率為9萬千瓦的shipping port 原型核電站，這些成就證明了利用核能發電的技術可行性。國際上把上述實驗性和原型核電機組稱為第一代核電機組。

    第二代核電站

    上世界60年代后期，在實驗性和原型核電機組基礎上，陸續建成電功率在30萬千瓦的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機組，它們在進一步證明核能發電技術可行性的同時，使核電的經濟性也得以證明。上世紀70年代，因石油漲價引發的能源危機促進了核電的大發展。目前世界上商業運行的四百多座核電機組絕大部分是在這段時期建成的，習慣上稱之為第二代核電機組。

    第三代核電站

    上世紀90年代，為了解決三里島和切爾諾貝利核電站的嚴重事故的負面影響，世界核電業界集中力量對嚴重事故的預防和緩解進行了研究和攻關，美國和歐洲先后出臺了“先進輕水堆用戶要求”文件，即URD文件（utility requirements document）和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”，即（EUR）文（European utility requirements document），進一步明確了預防與緩解嚴重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。國際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機組稱為第三代核電機組。對第三代核電機組要求能在2010年前進行商用建造。

    第四代核電站

    2000年1月，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發展核能的國家，聯合組成了“第四代國際核能論壇”（GIF），于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研究開發第四代核能技術。根據設想，第四代核能方案的安全性和經濟性將更加優越，廢物量極少，無需廠外應急，并具備固有的防止核擴散的能力。高溫氣冷堆，熔鹽堆，鈉冷快堆就是具有第四代特點的反應堆。

    第一代核電站為原型堆，其目的在于驗證核電設計技術和商業開發前景；第二代核電站為技術成熟的商業堆，目前在運的核電站絕大部分屬于第二代核電站；第三代核電站為符合URD或EUR要求的核電站，其安全性和經濟性均較第二代有所提高，屬于未來發展的主要方向。

    大家已經知道了自然界中放射性是到處存在的，我們一直在接受天然本底的輻照。那么這種天然輻射主要來自哪里？它們的程度又如何哪？天然輻射的“本底”有兩個來源：一個是高能粒子形式的輻射，它來自外層空間，統稱宇宙射線；另一個來源是天然放射性，即天然存在于普通物質（如空氣、水、泥土和巖石，甚至食物）中的放射性輻射。另外現代社會中人們還會接觸到各種人為的輻射，如X光檢查，看電視，使用微波爐等。下表按輻射的大小列出了各種本底輻射。從中可以看到人類的吃、用、住、行都會接受微量的放射性輻照，其中受核電廠的輻照是微乎其微的，完全可以忽略不計。

    多強的輻照會對人體造成危害

    輻射對人體的效應是從細胞開始的。它會使細胞的衰亡加速，使新細胞的生成受到抑制，或造成細胞畸形，或造成人體內生化反應的改變。
在輻射劑量較低時，人體本身對輻射損傷有一定的修復能力，可對上述反應進行修復，從而不表現出危害效應或癥狀。但如果劑量過高，超出了人體內各器官或組織具有的修復能力，就會引起局部或全身的病變。下表為目前國際上公認的輻射的生物效應。從中可以看到：人體能夠耐受一次25雷姆的集中照射而不致遭受損傷。當然各個人的抵抗能力和體質是有所不同的。