【儀表網(wǎng) 儀表科普】“核”看似很遙遠(yuǎn)，卻與我們的生活息息相關(guān)，直接影響著國(guó)家穩(wěn)定發(fā)展和人民穩(wěn)步生活。2015年是中國(guó)核工業(yè)創(chuàng)建60周年，為了讓更多的社會(huì)公眾關(guān)注核科學(xué)事業(yè)，中核集團(tuán)、中國(guó)核學(xué)會(huì)、山西省國(guó)防科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦，中國(guó)核燃料有限公司和中核新能公司承辦了“‘核’你在一起院士報(bào)告會(huì)”。中國(guó)工程院院士胡思得、陳念念用歷史的經(jīng)驗(yàn)與故事，向遼寧省龍城人娓娓道來(lái)了關(guān)于“核”的故事。
“集體集體集集體，日新日新日日新。”報(bào)告會(huì)尾聲時(shí)，投影儀上顯示出這樣一行文字。胡思得介紹說(shuō)，1984年，理論設(shè)計(jì)榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，大家公推彭桓武院士名列，當(dāng)把領(lǐng)回來(lái)的獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)牌給他時(shí)，他堅(jiān)決不收，要放在辦公室，還寫(xiě)了上述這副對(duì)聯(lián)。“所以，在攻關(guān)科研高地時(shí)，集體的力量是偉大的。”
核能有巨大的發(fā)展前景
當(dāng)前，中國(guó)煤炭消費(fèi)量占據(jù)了煤炭消費(fèi)量的一半。2010年的數(shù)據(jù)顯示，全年煤炭消費(fèi)總量為32億噸，其中電力行業(yè)耗煤為17億噸，占比超50%。預(yù)計(jì)2011年，煤炭產(chǎn)量將超過(guò)35億噸，在以煤為主的資源型消耗中二氧化碳的排放方面的環(huán)保壓力;資源在西、市場(chǎng)在東的運(yùn)輸壓力等，而太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能等新能源開(kāi)發(fā)始終不能突破技術(shù)瓶頸，使用成本過(guò)高。在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不具備成為主力能源的條件，大家都渴望一個(gè)新型又清潔的能源能夠大面積推廣。
“中國(guó)能源發(fā)展就靠?jī)蓷l：一是清潔煤，二是核能。清潔煤發(fā)展還不成熟，所以就能解決問(wèn)題的來(lái)說(shuō)，只有核能。從資源稟性、能源利用率上來(lái)說(shuō)，核能發(fā)展前景大。”陳念念說(shuō)。
但是隨著核電發(fā)展戰(zhàn)略地位的迅速提升，使核燃料以及核燃料加工設(shè)備等相關(guān)領(lǐng)域需求驟增，供需矛盾非常明顯。陳念念表示，我國(guó)核電發(fā)展很麻煩，需要很龐大的系統(tǒng)來(lái)保證安全，它不像石油燃燒變成氣，煤炭燃燒變成煤渣，核電的后顧之憂有很多，當(dāng)前我國(guó)核燃料產(chǎn)業(yè)整體還處于初級(jí)階段，在5個(gè)核大國(guó)中生產(chǎn)能力僅占3%~5%。但是能確定核能是現(xiàn)階段我國(guó)應(yīng)發(fā)展的較理想的過(guò)渡能源，我國(guó)已確定了加速發(fā)展核能的能源方針，今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，核電占我國(guó)總發(fā)電能力的比例將逐步增加，核電對(duì)促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到越來(lái)越大的作用。
當(dāng)今核能源開(kāi)發(fā)很安全
日本福島核電站的災(zāi)難性事故令很多人對(duì)核電站望而卻步，并且在引發(fā)恐慌。除了大規(guī)模爭(zhēng)論核電的安全性之外，更為實(shí)質(zhì)性的舉動(dòng)也在擴(kuò)散。2011年5月30日，德國(guó)總理默克爾宣布，將在2015~2022年之間關(guān)閉為該國(guó)提供約28%電力的18所核電廠，轉(zhuǎn)投再生能源領(lǐng)域。德國(guó)工業(yè)制造巨頭西門(mén)子公司也響應(yīng)政府的表態(tài)，計(jì)劃退出核工業(yè)領(lǐng)域，核電占比總發(fā)電量超過(guò)50%的比利時(shí)也隨后宣布，階段性廢除核電站。
2000年之后，中國(guó)核電建設(shè)迎來(lái)了政策上的轉(zhuǎn)機(jī)從“適度發(fā)展”變?yōu)?ldquo;積極推進(jìn)”。2007年11月，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2005～2020年)》，并明確提出，“到2020年，中國(guó)核電運(yùn)行裝機(jī)容量爭(zhēng)取達(dá)到4000萬(wàn)千瓦，在建1800萬(wàn)千瓦”。
其中核電站發(fā)電過(guò)程控制也已成熟。陳念念介紹，鈾燃料通過(guò)核分裂產(chǎn)生熱量。大的鈾原子分裂成更小的原子，這樣就產(chǎn)生熱量及中子。當(dāng)中子撞擊另外一個(gè)鈾原子時(shí)，再次觸發(fā)分裂，產(chǎn)生更多的中子并一直繼續(xù)下去。這就是核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。而現(xiàn)在的情況是，當(dāng)一堆燃料棒湊在一起時(shí)就會(huì)很快導(dǎo)致過(guò)熱，在45分鐘后就會(huì)導(dǎo)致燃料棒融化。但是值得指出的是，在核反應(yīng)堆內(nèi)的燃料棒是不可能導(dǎo)致像是相當(dāng)困難的。
為了控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生，反應(yīng)堆操作員會(huì)用到“控制棒”？刂瓢艨梢晕罩凶樱瑥亩查g停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一個(gè)核反應(yīng)堆是這樣設(shè)計(jì)的：當(dāng)一切正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)用到任何控制棒。冷卻水會(huì)在核心產(chǎn)生熱量的同時(shí)帶走熱量，并且在常規(guī)的250℃的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下還有許多余地。
而挑戰(zhàn)在于將控制棒插入并停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)后，核心依然在產(chǎn)生熱量。雖然鈾元素的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)已經(jīng)停止，但是在鈾元素的核裂變過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些具有放射性的副產(chǎn)品，比如銫和碘同位素。這些元素的放射性同位素會(huì)終衰變?yōu)楦〉脑，然后失去放射性。在這些元素的衰變過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生熱量。因?yàn)樗鼈儾粫?huì)再?gòu)拟櫾刂挟a(chǎn)生，所以它們的數(shù)量會(huì)越來(lái)越少，在衰變的過(guò)程中，大約幾天時(shí)間內(nèi)，核心就會(huì)終冷卻下來(lái)。
目前讓人頭痛的就是這些余熱，所以操作員們只能退到“縱深防御”中更進(jìn)一層。但是此時(shí)重要的任務(wù)是控制住核心持續(xù)升溫，并且確保層護(hù)罩及第二層護(hù)罩能夠保持完整并盡可能多工作一段時(shí)間，從而讓工程師們能夠有足夠的時(shí)間修好冷卻系統(tǒng)。因?yàn)樽尯诵睦鋮s是那么重要的事情，所以反應(yīng)堆內(nèi)實(shí)際上有多個(gè)冷卻系統(tǒng)。
“現(xiàn)在的奧拓在某些配備方面比40年前的奔馳強(qiáng)。就安全技術(shù)而言，現(xiàn)在的低檔車(chē)也都配備了氣囊、ABS等技術(shù)，40年前，再好的車(chē)也沒(méi)有這些東西，設(shè)計(jì)理念沒(méi)到這兒。而且如今我們的技術(shù)更加成熟，核電的發(fā)展已經(jīng)可以放心使用。”陳念念說(shuō)。
人物介紹：
陳念念，核材料與核燃料專家。1941年1月出生于上海，1964年畢業(yè)于清華大學(xué)工程物理系同位素分離專業(yè)。曾任中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司核工業(yè)理化工程研究院院長(zhǎng)，現(xiàn)任中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司專家委員會(huì)副主任，核工業(yè)理化工程研究院科技委主任，中國(guó)核學(xué)會(huì)常務(wù)理事、研究員。2005年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。
