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第24章 科技能源,踪综合开发(2)

为了安全起见,3号机组首先停堆,4月27日早晨,1号、2号机组也停止运行。这时救火的人们才想到防止放射性物质的污染,但多数人已受到了无法挽回的辐射。

5月5日,反应堆堆芯热量逐渐散发,炽热的石墨逐渐降温,放射性核泄漏与散逸才算基本停止了。

前苏联政府在爆炸发生后,立即成立了一个拥有各种职权的紧急处理中心,赶赴现场,协助当地政府进行紧急抢救工作。

灭火之后,立即将核电站周围30千米以内的13.5万人口撤离到安全地区,想尽各种方法防止水源、食物、饲料、庄稼的进一步污染,通知粉尘污染地区的人们待在家里,不许出门,服用含碘药液,预防核放射的侵害。

前苏联切尔诺贝利核电站爆炸后,各国原子能机构都发表声明,表示愿意派专家与志愿人员赴现场抢救和协助处理事故。前苏联也集中了全国的人力物力进行抢救,这对减轻污染和侵害起了良好的作用。

从危险地区撤出的13.5万人,没有受到明显的核辐射侵害,污染土层的移去、土壤中放射性同位素的固定、森林和水源污染的消除都得到全国的支援和国际援助。这一事故告诉我们:核能的安全利用、核污染的防止、地球的环境保护等,已是全球性的问题。

1986年8月25日,世界原子能委员会与前苏联在维也纳举行会议,共同总结这次核电爆炸的经验教训。

前苏联专家在会上作了详细的报告,提供了切尔诺贝利核电站的基础设计、技术资料,4号反应堆爆炸的原因,事故发生的顺序和后果,抢救的措施,防护的后果等;也报告了事故发生后的医学、环境研究计划,核电站新的安全防护,新的操作规程,紧急事故的应急措施等;对事故后放射性辐射和放射性污染及防护也作了专题报告。

前苏联专家的坦诚介绍,受到与会各国专家的好评。为了给以后的核电站建设提供经验和教训,为了所有核电站的安全,为了事故发生后的抢救与防护,前苏联专家做出了宝贵的贡献。他们的介绍对于任何国家的核电站建设都是极其宝贵的资料,那是以生命和伤残为代价换取的教训!

维也纳8月25~29日的会议报告,各国专家进行了广泛讨论,提出了许多有益的意见。9月,国际原子能机构再次召开会议,国际核安全顾问组也做了报告,前苏联专家在会议期间又提供了补充材料。这一切,组成了有关切尔诺贝利核电站事故的综合资料,它是一部学习和研究核安全的教科书。

国际原子能委员会要求全世界的核专家都要认真吸取前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故的经验教训,以极大的精力研究核电安全,保证它的安全运行。

任何一个核电站都必须建立多层保护,即反应堆最少要有两道保护措施,以防止反应堆堆芯释放出放射性材料污染环境;安全防护系统要确保每道不同的防护层功能彼此独立,当事故破坏了一层保护时,另一层能继续起防护作用,这被称为“层层设防”。核电站的操作系统也必须是两种以上,手工操作系统必须严守规程,一旦核电站的安全面临严重威胁,反应堆的手工操作安全就由自动安全系统所取代,这就是“自动安全”。

如果说1979年美国三里岛核泄漏事故为核安全提供了一个实验室的话,那么,1986年前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故就为全世界的核专家提供了一部学习和研究核安全的教科书。

科学家们并没有因为核泄漏与核爆炸而畏葸趔趄,他们在失败与挫折中,变得更有经验,更加聪明睿智。他们深知核能有化学能无法比拟的长处,人类必须学会利用核能。

1千克混合好的碳和氧发生燃烧变成一氧化碳会放出920千卡的能量,而1千克汞原子核裂变则放出100亿千卡的热量。1千克铀235原子核完全裂变释放出的能量,相当于3000吨煤燃烧的能量。核能比化学能大1000万倍!人类怎能因为核能有危险就放弃利用呢?

人类对核能的利用是坚定的。据1987年国际原子能委员会统计,全世界已建成商用核电站407座,总装机容量300000兆瓦,每年发电量为15000亿度。

正在建设中的核电站140座,计划建造的核电站有110座。

西欧各国核电站的数量最大,法国占电站总数的69.4%,比利时占67%,瑞典占50.5%,都超过了半数。

亚洲地区核电站起步较晚,方兴未艾。中国台湾省占43.8%,韩国占43.6%,日本占24.7%,许多国家都纷纷建设核电站,中国、印度、巴基斯坦等国都有了自己的核电站,这是一股势不可挡的潮流。

最近,日本以“普贤”和“文殊”来命名他们核电站的新型转换反应堆和原型快堆。它向我们暗示人类一定能依靠自己的智慧驾驭核能这头威力无比的能源巨兽,就像如来佛左右两侧的“普贤”和“文殊”菩萨,能用慈悲和智慧降服凶猛的狮子和大象,使它们成为驰骋千里的坐骑一样。

人类就是应该以这样的英雄气概来征服核能!难道我们因汽车伤亡事故多于马车而拒绝使用风驰电掣的汽车吗?我们能因飞机的空难而拒绝乘坐飞机吗?

难道我们能因触电危险就不敢使用电器吗?不!人类从来都是知难而进的。

1989年底,全世界核电站已增加到452座。

中国在原子能研究中,完成“两弹一艇”之后,迅速将核电站建设提上了国家的议事日程。

1970年2月8日,中国总理就和平利用核能资源问题做出明确指示:“二机部(核工业部前身)不能光是爆炸部,要和平利用核能,搞核电站。”12月15日,周总理听取核电站建设方案汇报时,又指示中国核电站建设要采取“安全、适用、经济、自力更生”的方针。

这是向核物理学家发出的号召,也是向核能利用建设大军吹响了进军号角。

从此,中国有关专家开始了核电站建设的积极探索。

中国地大物博,人口众多,有丰富的铀矿资源。在制造原子弹、氢弹和核潜艇之后,中国在核能的理论和实践方面,也积累了宝贵的经验,达到了世界的先进水平,我们完全有能力设计和建成核电站。

随着中国改革开放新政策的实施,东南沿海地区的经济快速发展,出现了经济高速发展与电力资源短缺的矛盾。核电站的安全和用水也是两个重要的因素,为此,经过详细勘探,多方研究,中国第一座核电站选在了浙江省海盐县境内的秦山。

秦山矗立在杭州湾岸边,前临大海,海边是起伏的丘陵。只要炸去山丘,核电站就可以建在坚硬的岩石上。用一条长堤围出1000亩土地,清除海水,不占农田,并可前取海水,后取淡水,且交通方便,靠近高压电网,具有得天独厚的自然条件。

1982年11月,国务院正式批准中国第一座自行设计的核电站在秦山动工。

1983年春天,国务院决定调动中国核工业总公司的建设大军执行这项光荣而艰巨的任务。这支特别能吃苦、特别能战斗的部队告别了大西北的滚滚黄沙,开进了碧波汹涌的杭州湾。

1983年6月1日,炸山的炮声隆隆响起,喊声震天,烟尘滚滚,中国核电建设史掀开了新的一页,中国人民要有自己的核电站了。

经七度寒暑,2700多个日日夜夜,建设大军终于完成了一期工程。30万千瓦核电站的土建工程已经完工,反应堆、一回路、二回路辅助系统基本建成,核燃料储存、汽轮发电机、主控制楼等设备也已安装完毕,纵横交错的11万米管道和800多千米长的电缆全部铺设就绪。核工业部建设大军雄风不减当年,他们又一次取得了决定性的胜利。

1991年12月15日,秦山核电站4000多名建设者聚集在主楼门前的广场上,锣鼓喧天,鞭炮齐鸣,他们奔走相告,欢呼雀跃。秦山核电站正式并网发电了!

秦山核电站在美丽的杭州湾拔地而起,它向全世界庄严地宣告:中国人民不仅能造原子弹、氢弹,而且在核能的和平利用方面也站在了世界的前列。

李鹏总理在视察秦山核电站工程时说:“这座核电站的建设成功,标志着中国的核电事业上了一个新台阶。”

中国第二座核电站是1993年9月2日并网发电的,叫大亚湾核电站。

大亚湾核电站位于广东省大亚湾畔的大鹏镇大玩村麻岭角。这里面临大海,背靠山丘,距香港52.5千米,距深圳65千米,地处电力极缺的经济腾飞地区,它的建成可解香港、广东能源紧缺的燃眉之急。

大亚湾核电站1983年9月选定站址,1984年4月动工,由广东电力公司和香港中华电力公司共同投资建设。

它是中国迄今为止最大的中外合资项目,工程总投资40亿元人民币。双方议定正式发电后,70%的电力供应香港,30%的电力供应广东,合作期是20年。

大亚湾核电站占地面积198公顷,其中厂区面积63.5公顷。电站安装了两套900兆瓦的汽轮发电机组,年发电量为100亿度,是中国目前装机容量最大的核电站。

大亚湾核电站与秦山核电站使用的核反应堆都是压水堆。压水堆与沸水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆相比,有结构紧凑、功率密度大、基建费用少、建设周期快等优点。

我们使用的压水堆比20世纪60~70年代初期的压水堆又有了很大的改进。

由堆芯均匀装料,一批均匀换料,改为不同浓度燃料分区装载,分区循环换料;取消早期压水堆内的大型十字控制棒,以多个细棒为控制棒,用化学毒物(硼酸溶液)补偿控制由于温度、燃耗变化和裂变产物积累所造成的反应性变化,这就使功率畸变大大下降,降低了功率不均匀系数,显着地提高了反应堆堆芯平均功率密度;用锆合金代替不锈钢做原件包壳,改进了堆物理性能。

核电站的发电原理如下:原子反应堆(压水堆)中的核燃料(铀235)经过核裂变产生巨大的热能,经热交换器变为蒸气,推动蒸汽轮机,带动发电机发电。回水经过冷凝器、水泵转流回原子反应堆。

为了保证绝对安全,中国的压水堆采用了3道安全措施:核燃料包壳、密封反应堆压力包壳、最外层安全包壳。最外层安全包壳是用90厘米厚的钢筋混凝土加6厘米厚钢内衬物合成的建筑物,它是防止放射性物质外泄最有效的屏障。前苏联的切尔诺贝利核电站就是因为没有这层最有效的安全壳而被炸坏,造成了核电站历史上最惨重的人员伤亡和财产损失。

中国两座核电站都具有20世纪80年代后期的国际先进水平,使中国成为世界上第七个自行设计和建造核电站的国家,而且是继前苏联、美国之后,第三个建成压水堆型核电站的国家。中国也因此跻身于和平利用核能的世界强国之列。

中国自行设计和建造核电站的成功,对扩大和合理利用能源,促进国民经济发展起到了巨大的作用,特别对中国核能的外销起到了不可估量的作用。

中国江苏、山东、福建、海南各省都在进行核电建设的可行性研究,辽宁省已决定建设两个100万千瓦的核电站,厂址已经选定,引进的俄罗斯设备已经订购。21世纪初,中国核电装机容量达到3000万千瓦。

中国已先后与世界40多个国家与地区签定了和平利用核能的双边合作协定,向亚非一些发展中国家出口了重水研究堆、微堆和30万千瓦核电机组,也外销了部分用于核电站的高质量核燃料,在世界核能舞台上初展英姿,为原子能的和平利用做出了新贡献!

欧洲新能源的开发利用

如今,虽然传统能源仍然占优势,但是在利用和生产替代能源方面,欧洲已经成为全球的领先者。由于石油价格持续上涨,能源公司和消费者也开始从别的地方寻找新能源。替代能源生产商正在走出石油业巨头的阴影,向阳光、风或海洋索取能源,由于对环境无害的新能源变得更有成本效应、更可行并且更方便,欧洲的新能源开发和利用步入了一个欣欣向荣的阶段。

在欧洲,生产替代能源的设施看起来更像是农场。因为它们为了充分生产足够的电力并提供有效的服务,不管是利用阳光、风还是利用海浪,通常都需要一个开放的空间和适合的条件。在签定《京都议定书》之后,欧盟承诺通过创造一个市场化的竞争条件,鼓励成员国大力开发对环境无害的能源,逐步减少温室气体的排放。

欧洲的新能源有75%是由风力产生的。建立风力电场最理想的位置就是多风的地方,所以海上、山谷、山崖和海岸线地区就成了风力电场的常见区域。

不过,风力电场在欧洲也时常引发当地社团的抗议。原因是风力发电机运转时不仅会阻碍视线,也会产生一定的噪声。环保主义者也认为,如果风力电场处于鸟类迁徙或觅食的路线上,那么会危及当地鸟类的生存。

太阳能发电在欧洲同样方兴未艾。德国政府在2004年通过一个法规,对个人或企业太阳能生产者提供担保,确保他们生产的电力最低价格高于标准的市场价格。这一法规的通过引发了德国公众的热心支持,曾经因为太阳能电池板的供不应求而导致主要元件多晶硅价格一度上涨。同时,太阳能收集装置技术也在不断改良中。除了最初的板形太阳能电池板外,槽形的电池板也应运而生,而且它们可以随着阳光的变化而变换角度,从而最大限度地利用日照辐射,将收集到的热能转换为电能。2007年,西班牙Andasol公司在格拉纳达附近建设了两座槽式聚光发电厂,其生产的电力足以供应5万个家庭使用。

在可再生能源领域中,最新的可能就是利用波浪能发电了。“波浪电场”

建设在海上,能够无限期地不间断发电。葡萄牙政府雇用苏格兰的海洋动力公司在沿海建立了一个波浪发电农场。这个被称为佩拉米斯的装置是漂浮海上的4个连在一起的利用水力发电的圆柱体,它随着波浪的起伏上下运动,将波浪的能量转变为电力。最初,这个电场有3组这种波浪发电装置,它们发出的电力可以满足1500个家庭的需求。

实践证明,没有一种可再生能源是完美的,太阳能不能24小时加以收集,风能也会因为空气流动缓慢而无法利用,但是将它们结合起来,取长补短,不管是来自太阳、天空或海洋,综合利用将减轻燃烧碳氢化合物燃料造成的温室效应。

德国太阳能利用

太阳能应用技术已经有几十年的发展历史了,并且已经逐渐成为数百万家庭供热系统的一部分。通过太阳能集热器,即使在中等纬度地区,每个家庭60%的用水也能用太阳能加热。在德国,太阳能利用更为普遍。