我是中国的核电工程师,看完《切尔诺贝利》我有话说!

时间:2019-07-27 来源: 国内新闻

HBO的五集迷你剧《切尔诺贝利》,豆瓣得分为9.6分,是基于前苏联切尔诺贝利核电站的事故。该节目自播出以来一直引起广泛关注和讨论,直至完成。

该剧引导观众进入人类历史上最激烈的核事故现场,以一种易于理解的方式解释复杂的核科学,但也吓到了观众。日本福岛核事故发生八年后,“核事故与核辐射”再次成为热门话题。

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核安全也是中国国家安全的重要组成部分,值得公众关注。今天,让我们从中国核电集团公司中国核电工程有限公司核电安全研究中心的工程师的角度来了解核科学的更多信息:

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作为一名长期奋斗的核电工程师,他突然发现他的专业知识已成为公众关注的话题。在一系列剧集之后,我想和核电从业者和核安全研究员谈谈切尔诺贝利发生的事情。我们国家会发生类似的事件吗? p>

△华龙1号和切尔诺贝利的对话

01为什么发生切尔诺贝利核事故?

具有讽刺意味的是,到目前为止,世界上最严重的核事故来自旨在提高安全性的试验。该测试旨在测试在异地电力损失的情况下涡轮机如何通过惯性旋转继续发电,以及在备用应急柴油发电机投入运行之前可以供应多长时间。

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测试计划在发电厂的25%进行,但在功率从100%功率减少到25%功率的过程中,由于操作错误,功率下降到1%,几乎停止,这是第一个多米诺骨牌这次事故。功率突然下降会导致阻碍核反应的物质浓度增加。在正常情况下,只有在产品消耗后才能正常增加功率。

但是,为了尽快增加功率以满足测试要求,操作员违反了操作程序并提取了几乎所有可以控制核反应速度的控制棒。当插入控制棒时,核反应速率会降低,功率会降低;否则,当拉出控制棒时,核反应速率增加,功率增加。如果反应堆是汽车,则控制杆既是节流阀又是制动器。

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当操作员“踩油门非法驾驶”时,一段时间后动力开始迅速增加。面对“超速时车祸的风险”,操作员按下急停按钮,试图插入所有控制装置。棒执行“制动”。

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不幸的是,切尔诺贝利使用的RBMK反应堆的控制棒设计存在问题。当控制杆第一次插入时,它仍然会增加功率而不是降低功率。制动器的第一段仍是油门。当反应堆处于“全油门”状态时,此脚“油”的功率不低于速度和激情中的NO2喷油器。在4秒内,功率上升到全功率的100倍,直接“爆炸”。

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△控制棒下降,但反应性增加

燃烧的石墨块和燃料直接向上喷射,烟雾冲到1000米的高度。火花飞溅在建筑物的屋顶上,例如反应堆建筑物和汽轮机设备。同时,由于油管损坏,电缆短路,辐射强烈,工厂区域共发生数十起火灾。

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然而,切尔诺贝利爆炸仍然不是核爆炸。也就是说,核反应堆永远不会发生核爆炸,这就是为什么戏剧中的官员从未相信反应堆的爆炸。这是因为核电厂的所有核燃料都是低浓缩铀,而原子弹需要高浓缩铀。就像高酒精可以燃烧一样,啤酒也不会燃烧。可以物理确认含有低浓缩铀的核燃料。发生核爆炸。

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那么切尔诺贝利爆炸是怎么发生的呢?

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这是由于反应堆功率的瞬时增加,这导致流过反应堆堆芯的水瞬间被加热和蒸发,并且蒸汽压力急剧上升超过管道可承受的压力引起的蒸汽爆炸。 “Chernobelli Three Warriors”在剧中的作用是排出地下室的水,防止高温核心熔体与地下水池接触,引起蒸汽爆炸。 (虽然科学界目前对苏联科学家的计算结果存在争议,但不可否认的是,“三个勇士”牺牲了自己并拯救了他人的伟大精神!)

事故发生后经过多年的调查和分析,估计爆炸当量约为100吨至300吨的TNT,这并不是非常严重,远远低于相当于10000吨的核武器。然而,爆炸产生的压力和能量足以推动混凝土屋顶,翻滚翻转机器和反应堆建筑物的屋顶形成高压羽流,升高到高海拔。风将放射性产品吹向邻国,造成污染。

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02我们国家会发生类似的事故吗?

答案是否定的。

中国的大多数核电厂都使用压水反应堆,切尔诺贝利事故中的RBMK烟囱是一个压力管式沸水反应堆,使用石墨作为减速剂。两者之间的设计存在巨大差异。这种差异很简单,类似于手推车和四轮驱动之间的区别。

压水反应堆的“负反馈”机制的设计,即在功率增加的情况下,随着反应堆温度的升高,将引入负反应性,反应速率将自发降低,并且功率浪涌不会发生。压水反应堆就像一辆具有稳定系统的汽车。当速度突然增加时,制动器会自动踩下。

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△压水反应堆

由于设计问题,RBMK核心具有“正反馈”。当功率增加时,核心中水的蒸发将增加,并且水的减少将导致核反应的增加并进一步增加功率。

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△RBMK

因此,RBMK反应堆就像汽车一样会自动加速。在速度突然增加的情况下,油门将自动增加。因此,RBMK核心的操作需要特别小心,并且应始终将一只脚放在制动器上。可悲的是,在切尔诺贝利事故中取消了所有“制动”措施。可以看出,压水反应堆本身在设计上是安全的。

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因此,压水反应堆中没有核心爆炸事故,只有冷却不充分引起的核心熔化事故(如美国的三里岛事故)可能会发生。值得注意的是,三里岛事故造成的放射性泄漏远小于切尔诺贝利核事故。最关键的原因是RBMK反应堆没有完全密封,三里岛的压水反应堆具有巨大而强大的安全壳,完全覆盖了整个反应堆,其中包括钢筋混凝土结构的巨大“壳”。即使核心熔化,放射性物质也将被包含在“壳体”内,并且不会释放到环境中。

三里岛的核电站属于第二代压水堆,中国建造的大部分压水堆核电站都是第二代和第三代压水堆。与第二代核电站相比,安全性得到了很大提高。核心熔化事故的可能性已大大降低。除了更先进的双层遏制外,还通过一系列的设计改进,如:被动换热系统,主要管道破损(LBB)技术,设备抗震能力提高,高可靠性仪表控制系统,主泵等措施轴封破损消除确保即使在整个工厂停电或发生地震时也能安全关闭反应堆。基于可靠的科学分析,核心熔化的概率已降至1×10-6 /堆。 在100万岁以下,很难发生核心熔化事故。

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△RBMK没有完整的遏制

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△PWR双层安全壳

03“华龙1号”安全性探讨

虽然核心熔化事故已基本不可能,但由于纵深防御的安全理念,在中国拥有完全自主知识产权的“华龙1号”三代核电站的设计中,核心熔化事故也被考虑在内。缓解措施。这些措施大多是为了确保安全壳的完整性和密封性,并防止放射性物质进入环境。例如,在“华龙1号”中,设置了以下措施:

保持压力容器中的熔融材料,并且通过将水注入堆叠室并冷却反应堆压力容器的外壁表面,可以防止熔体进入容器并确保安全壳底板是没有融化;

提供一种氢复合剂,能够在复合安全壳中催化氢气和氧气而不燃烧,从而避免安全壳内的氢气爆炸;

提供一种被动安全壳散热系统,能够在安全壳密封时将安全带内的热量排出,保持安全壳内的压力小于其承载能力;

双层安全壳,外部安全壳可抵抗大型飞机的冲击,从而保证内部安全壳的完整性和密封性;同时,两个安全壳之间的环形空间也可以保持从内部安全壳泄漏的放射性物质。

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△华龙1号电厂严重事故减灾策略

所有这些设计改进都基于充分的研发。为了更准确地了解事故现象和机理,并充分验证各系统的性能,在三代反应堆的设计中进行了大量的理论和实验工作。

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△华龙1号全面均衡地实施核安全防御原则和设计可靠性原则,创新采用“主动,被动相结合的安全设计理念”

目前,三代压水堆核电站已经非常安全,但由于核电站的绝对安全和对公共卫生的极端责任感,安全相关的研究和开发工作一直在进行中。

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△华龙1号能够承受迄今为止所经历的所有台风水平,并能承受9级地震和商用大型飞机的外部冲击!

中国在核电站事故和核安全方面的研究能力符合世界级标准。在事故现象和机制的前沿研究领域,中国也进行了大量的工作,已经建成或将要建造几个先进的实验装置(下图列出了一些实验台)。此外,在理论研究和模拟程序开发方面,我们在中国做了大量工作。

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△华龙1号安全壳综合实验台

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△压力容器顶部熔融材料传热特性的实验台

04结论

由于堆叠设计的巨大差异,我们的核电站不可能像切尔诺贝利事故那样爆炸。

三代核电站不仅不会爆炸,而且通过多次设计改进,核心熔化的可能性大大降低,一个单元不会运行一百万年。

以华龙一号核电站为例,中国的核电站在设计阶段考虑了最严重和极端的事故状况,并制定了严重事故的预防和缓解措施,实际上避免了大规模的事故发生。放射性。

中国已开展并将开展大量核安全相关研究工作,以确保核电厂和公众的绝对安全。

目前,核安全已纳入国家总体安全体系,并已上升为国家安全战略。核安全首要任务,永远是核能发展的生命线。

05看完这篇文章后,我仍觉得空气中充满了辐射,我该怎么办?

看完这篇文章后,我不知道我是否已经解决了你的一些疑虑。如果您仍然觉得空气中充满了放射性,建议打开以下网站

Data.rmtc.org.cn: 8080/gis/PubIndex.html

(点击“阅读原文”查看)

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目前,中国已在全国建立了辐射监测网络,可实时查询辐射监测数据,值得我们放心。

不要错过核科学!

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作者张伟民赵庆南

责任编辑|陆哲宇

执行编辑|龚铮

潜在客户由渝中核集团提供

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