走近科學丨搞什麼 核反應堆裡都是煤球

核技術 新能源 走近科學 中核集團 央視科教 2017-05-20

關於核電,可說的知識點太多太難,科教授寫了幾天的稿子,忽然覺得自己就是個文盲!文盲你們能理解嗎?有史以來第一次發現這些知識對於我一個文科生來說太難了,自己連稿子都看不懂,寫著寫著開始捫心自問我到底上沒上過學,那種挫敗感,我相信你看完節目也會有的。真是體會到了一句話,隔行如隔山啊~

走近科學丨搞什麼 核反應堆裡都是煤球

儘管如此,愛崗敬業的科教授也要把自己費了九牛二虎之力才弄懂的那一點點皮毛知識,跟你們這賣弄一下。快給我鼓掌!!!

超大能量的“煤球”

我們先來看一張圖片,圖中這個煤球(沒錯就是煤球,這可不是我瞎編的)

走近科學丨搞什麼 核反應堆裡都是煤球

它的能量遠遠比我們平常所見到的煤球能量要大的多,因為它不是燒火烤肉用的蜂窩煤球,而是一種新型核反應堆用的燃料球。至於它裡面具體是什麼樣的,我們來通過X光檢測的方法給它做個透視,相當於給人做CT一樣。

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你看,這個煤球的芯裡面是一粒一粒的,有5釐米的核燃料區,這個核燃料裡面大概有一萬個顆粒,這些顆粒就是真正的二氧化鈾。

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走近科學丨搞什麼 核反應堆裡都是煤球

複雜的核燃料元件

直徑只有0.5毫米的極其微小的二氧化鈾核芯,外面還要包裹上四層特殊的包覆材料,才得到了用於製作核燃料元件的包覆燃料顆粒。把核燃料包裹起來,就像其它反應堆的燃料包鞘一樣,把裂變產物包容在裡面,防止向外部洩露,這是防止核事故的第一道屏障。

走近科學丨搞什麼 核反應堆裡都是煤球

小球包了四層之後,就變成了一堆小球,它們想要變成煤球,還得經過一步特殊的工藝。一萬顆包覆著二氧化鈾核芯的燃料顆粒和石磨粉混合在一起,攪拌均勻後必須經過三道壓制,才初步製成了球形的核燃料元件。只要工作的溫度不超過1600度,燃料元件最外面的包覆層就不會破裂,不會失去對燃料和放射性產物的約束。

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進行運作——高溫氣冷堆

具有

耐高溫性質燃料元件,究竟要在什麼樣的反應堆裡才能進行工作呢?

清華大學核能與新能源技術研究院在十幾年前就已經建成了一個新型反應堆,可以提供高達1000度的熱量,這種反應堆就是高溫氣冷堆。

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高溫氣冷堆

實際上是這樣一個原理,它不同於絕大多數的這種輕水堆,而是用惰性氣體氦氣來作為冷卻劑。氦氣從堆芯上部,通過堆芯中間的縫隙下來,流竄到球的縫隙(我也不知道為何用了“流竄”這個詞…)。氦氣從頂上下來,就把這些熱量帶走了,熱量流到一個叫做蒸汽發生器的裝置,然後這裡面的水,被700度的熱氦氣從105度的水加熱成435度的高溫蒸汽,然後去推動汽輪機發電,或者也可以用來供暖。

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座功率為10兆瓦的高溫氣冷實驗堆建成後,進行了大量的發電、供熱運行試驗。為了驗證高溫氣冷堆技術上的安全特性,在反應堆上直接進行了全廠斷電,主氦風機停機,甩負荷等多項安全性能試驗。

核電站項目的巨大進展

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重點要說的是,通過幾十年如一日的努力,中國現在已經完全掌握了高溫氣冷堆的關鍵技術,反應堆壓力容器、蒸汽發生器等主設備已完全國產化,在陶瓷包覆顆粒球形燃料元件和電磁軸承主氦風機等方面更是實現全球首創。在國家863計劃中,清華大學在中核集團的支持下設計建造了10兆瓦實驗堆,2003年1月7日實現併網發電。2012年12月9日,山東石島灣高溫氣冷堆示範工程開工建設,標誌著中國高溫氣冷堆核電站項目取得重要進展。

走近科學

《核電來了——新奇的反應堆》

播出時間:5月18日 15:03

走近科學丨搞什麼 核反應堆裡都是煤球

詳情請見:http://mp.weixin.qq.com/s/K5SGdUBMDG_ORYhxu4M1Xw

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