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最硬核的工业旅游:核电工业旅游

发布时间:2022/12/29

在国家工业旅游示范基地名单中,蓝裕文化工业旅游规划设计院发现了一个特别的工业旅游景点:海南省海南昌江核电科普教育基地。


一、硬核工业旅游


海南昌江核电科普教育基地属于产业园区集聚型项目。基地对公众开放区域包括核电厂区、公众展厅、观礼台、大件码头、全范围模拟机、应急指挥中心等,向公众提供旅游观光、爱国主义教育、科学知识普及、教育研学等服务。这里还可以观看核电科普视频,参加科普互动大讲堂和“黄金人”面对面等体验项目,揭开核电企业在公众心中的神秘“面纱”。



海南核电1、2号机组自投入商业运行以来,累计安全发电已突破600亿千瓦时。据了解,自2015年起,海南省昌江核电科普教育基地开始接受社会公众预约参观,核电站在公众心中的神秘面纱被揭开。近日,文化和旅游部确定53家单位为国家工业旅游示范基地,海南省昌江核电科普教育基地成为其中之一。



作为海南省推出的第一家工业游,核电科普工业游以核电为主的工业旅游元素与昌化江木棉、霸王岭热带森林公园、棋子湾海滨旅游多种业态组合,促进昌江芒果、新港海鲜等旅游产品消费。



核电科普工业游的推出,创新性地将生态旅游与核电科普融为一体,既丰富了海南旅游业态,实现了与周边旅游项目开发“同频共振”,又充分借助地方旅游行业的力量,加大了核电科普的宣传力度和效果。



在海南发展全域旅游背景下,海南核电已成为海南省工业旅游基地的典型。先后获得了“国家工业旅游创新单位”、“全国核科普教育基地”、“海南省研学基地”、“海南省中小学环境教育社会实践基地”等称号。



二、核电站真的清洁又安全吗?


切尔诺贝利的阴影至今仍是人类挥不去的核恐惧,而福岛核事故是进入21世纪以来,人类经历的最严重的核电站事故。这次事故对人类社会造成了强烈的冲击,并产生了深远的影响。放射性污水的排放至今仍然没有结果。这一切都让人对核电站的安全产生重重怀疑。


核电真的安全吗?不要惊慌,我们首先看核电站的主要组成部分,它包含了核岛、常规岛、核电站配套设施以及核电站的安全防护部分组成。这其中,核岛是核电站的主要组成部分。


我们拿沸水堆举例。先看下图最左侧这一部分,核岛包括了反应堆和外壳,反应堆由核燃料棒、控制棒和反应炉等部分组成,在这里会发生铀235的核裂变反应。其中,每根燃料棒中铀-235这种放射性元素的含量约为2%~4%,远远低于其在核武器内的含量(约90%),而且这里的铀主要以二氧化铀的形式存在,被密封在锆合金包壳管中。低浓度的铀-235只具备较低的反应速度,不会在瞬间产生巨大能量引发爆炸。


沸水型反应堆构造 | 来源:百家号/邃瞳科学云


控制棒是啥?顾名思义,它是用来控制核反应速度的。控制棒主要是由银铟镉材料制成,外面套有不锈钢包壳,可以吸收反应堆的中子。把控制棒插入燃料棒间隙中后,就会降低的速度甚至停止核反应。


而常规岛是由涡轮、发电机等部分组成的,主要用来将热能转化为机械能,进而转化为电能;核电站配套设施包括一些控制系统以及应急控制系统;核电站的安全防护措施主要包括由锆合金管或不锈钢管制成的燃料棒包壳、由厚合金钢板构成的反应堆压力容器壳体以及由钢筋混凝土建成的安全壳(或称反应堆厂房)三层保护。这种近乎“冗余”的保护策略,被称为“纵深防御”。足以看出,如果没有天灾人祸,核电站的安全毋庸置疑!


日本福岛核电站的核废水里边,含有大量的核反应产物,包括大量未用完的可增殖材料铀-238或钍-232,未烧完的和新生成的易裂变材料钚-239、铀-235以及核燃料在辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素,另外还有裂变元素锶-90、铯-137、锝-99等。如果未经处理就排入大海,势必会造成巨大的危害!



三、核反应堆是咋反应的?


目前,在全世界范围来看,核电站采用的反应堆有轻水堆、重水堆和改进型气冷堆及快堆等。在这几种类型中,轻水堆的使用最为广泛。不懂就问:轻水是啥?其实,轻水是一种重要的二元化合物 :一氧化二氢(H₂O)!


而按“烧水”方式不同,轻水堆又包括沸水堆核电站和压水堆核电站等类型。


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沸水反应堆


沸水堆的结构很简单,只有一个冷却水回路。而且,在这个水回路里的水,不仅是冷却剂,也是中子慢化剂。在沸水堆里,冷却系统内的压强基本保持在70个大气压,水会在270℃左右沸腾。


在反应堆里,汽水混合物经过堆芯上方的汽水分离器和蒸汽干燥器过滤掉液态水,然后直接送到涡轮机处推进发电机运转发电。而离开涡轮机的蒸汽经过冷凝器凝结为液态的水后,又被送回至反应堆,从而完成一个循环。


沸水型反应堆 |来源:wiki


与压水反应堆相比,沸水反应堆的构造简单,反应堆的工作压力和堆芯温度也低得多,因此反应堆的安全性更高,造价也更低。但沸水堆的循环系统直接连接了堆芯和涡轮机,可能使涡轮机受到放射性污染,也可能对反应堆内涡轮机等设备的稳定工作产生不利影响。


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压水反应堆


但是,目前世界上最广泛使用的反应堆堆型是压水堆,几乎占到了核电总容量的60%以上。目前我国大力发展的也是这种堆型,这是为什么呢?


首先看一下压水堆的结构。压水堆的结构相比沸水堆更加复杂,它的冷却系统由两个循环回路组成。看图,就是黄色的一回路和蓝色的二回路。一回路连接着堆芯和二回路中的蒸汽锅炉,这一回路内的压强比较高,一般在150个大气压左右,在这样高的压强下可以把冷却水加热到约343℃而不沸腾。


压水型反应堆 |来源:百度


然后,一回路的循环冷却水在通过蒸汽锅炉后把热量传给二回路,因为二回路的压强约为70个大气压,一回路的水将二回路的水加热至约270℃沸腾,经过净化后水蒸气送至涡轮机带动发电机运转发电。传送热量后的一回路的水降低了温度并流回堆芯,完成一回路的循环;从涡轮机处流出的二回路水经冷凝器凝结后也回流至蒸汽锅炉,完成二回路的循环。


虽然和沸水反应堆相比,压水堆更复杂,堆芯中的工作压力和温度都较沸水堆高,因此对反应堆材料性能的要求也比沸水堆更高。但是,压水堆堆芯体积更小,堆芯的功率密度也更大(大型压水堆的堆芯功率密度可达100千瓦/升),因此压水堆的发电效率比沸水堆要高一些。


当然,核电也的确存在一些令人烦恼的地方。在核废料里,还存在着大量难以处理的没有反应完的放射性核素;而且,核废水和被污染的设备和衣物等,也都让人头疼。


蓝裕文化工业旅游规划设计院相信,有利就有弊,当人类推出的能量装置可以与大自然的呼吸抗衡时,人类就应该考虑大自然的安危了。这也许就是我们近年来不断加强绿色发展、可持续发展背后的真正原因。


参考:中科院物理所


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