核电站原理(切尔诺贝利三勇士为什么没事)

2020-12-02 10:12 阅读90次

好好的核电站,怎么就炸了?切尔诺贝利到底是怎么一回事?

核电是一种清洁且高效的能源,其发电能力是其它发电方式所不可比拟的,如果没有核电的存在,现在的空气污染肯定会更加严重。

不过,核电也具有两面性,一方面是清洁且高效,而另一方面则是存在着可怕的核泄漏风险。那么核电到底安不安全,应不应该使用呢?我们只需要回顾人类历史上最严重的一次核泄漏事故,也就是切尔诺贝利核电站事故,我们自然就能够找到这个问题的答案,让我们来看一看,一座好好的核电站,怎么就炸了。

首先我们先要从核电的基本原理说起,核电实际上就是核裂变,而核裂变的本质则是一种链式反应。当铀235吸收了一个中子之后,便会发生裂变,裂变后会产生质量亏损,亏损的质量则会以能量的方式被释放出来,在释放能量的同时,裂变后的铀235还会同时释放出三个中子。

铀235裂变后所释放出的三个中子又会分别与其它三个铀235结合,促进其发生裂变,于是牵一发而动全身,这就是链式反应。

铀235裂变所释放出的能量是巨大的,而通过链式反应更是能够释放出海量的能量,这就是核裂变威力巨大的原因,也是原子弹的可怕之处。如此可怕的 裂变反应是如何被用于发电的呢?答案就是将其可控化。由链式反应的基本原理可知,反应的剧烈程度取决于中子的多少,所以只要控制了中子的数量就能够控制链式反应的剧烈程度,那么如何控制呢?

简单一点来讲就是在核反应物中插入一种控制棒,这种控制棒具有吸收中子的作用,想要让反应减弱呢,就将控制棒插入,想要让反应变得更加剧烈呢,就把控制棒拔出。这就是可控核裂变。

弄清了可控核裂变的基本原因,再来简单了解一下核能发电的基本原理。

核能发电简单来讲是这样的,向反应物中注入冷水,冷水经过反应物带走热量起到冷却作用的同时变为热水,由于温度极高,热水的一部分变为水蒸气,推动涡轮机实现发电,基本上就是这么个原理。现在我们可以来说说切尔诺贝利了,切尔诺贝利核电站事故的发生是源于一次断电保护实验,为什么要进行这个实验呢?

核电站在发电的过程中要不断向反应物中注入冷水实现循环,如果循环停止了,反应物就会过热发生融毁。由此可知,一旦发生断电,水轮机停止工作,冷水无法注入、水循环中止,反应物就将面临融毁的风险,诱发重大事故,所以核电站有着一套备用的柴油发电系统。但从停电到柴油发电系统启动却有着一分钟的间隔,而这一分钟是存在风险的,因此必须要想办法弥补。

如何弥补一分钟的差距呢?办法是这样的,停电后水循环虽然停止了,但反应仍在继续,水蒸气仍然在生成并继续推动涡轮机,于是前苏联的科学家们就决定利用残余的水蒸气对涡轮机的推动实现惰性发电来弥补这一分钟的间隔。

有了理论,还必须要进行实验,而这个实验总共进行了四次,前三次都因为这样那样的原因而以失败告终,在进行了充分的准备之后,1986年的4月25日,终于迎来了第四次实验。从安全的角度考虑,在实验进行之前必须要先降低反应堆的功率,但这一天出现了一个小插曲,就是依靠切尔诺贝利核电站供电的城市基辅自己的一座小型发电站出现了故障,此时如果再降低切尔诺贝利核电站的反应堆功率,基辅就面临着用电瘫痪,于是只得将原本要在白天进行的实验挪到了晚上。

原本应该由白班工作人员操作的实验改为了由夜班工作人员来操作,而值守夜班的只有一个刚刚升职上来的代理工程师。

由于操作上的一些问题,当时反应堆出现了毒化现象,简单讲就是反应功率急剧下降,已经达不到实验要求了,当时的操作人员大多认为应该终止实验,但这位代理工程师则坚持关闭自动控制系统,手动拔出控制棒来提升功率。一手动就拔多了,比规定的最低数量还多拔了10根。在控制棒拔出之后,功率快速提升,于是实验开始,在断电之后,水循环中止,功率急剧提升,温度迅速升高。

由于此前自动控制已经关闭,所以系统并没有自动插入控制棒来减缓反应速度,当操作人员发现情况不对,开始手动插入控制棒时,已经来不及了,因为反应用的燃料棒已经因为温度过高而融化了,这就使得控制棒无法正常插入,接下来就是融毁爆炸、核泄漏,以后的事情我们就都清楚了。切尔诺贝利核电站事故可以说是一次众多巧合加人为因素所导致的重大事故,有很多人应该为这起事故负责,但不能因此而否定“核电”。 *** 次数不足,请联系开发者***

分类:电气工程