核裂變及原子能發電日期：2011-04-12 作者： 來源：文匯報 |
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原子能發電，利用來自核燃料的熱能使水沸騰，采用蒸汽推動類似風車那樣的渦輪機，最后驅動發電機發電。利用蒸汽進行發電的原理與火力發電基本相同，不同之處在于使用核燃料還是使用煤炭、天然氣或者石油等其他能源生成蒸汽。 普通原子能發電，利用了核燃料中高達3%的鈾235原子發生核裂變時產生的巨大熱能。1克鈾235產生的能量，相當于3噸煤炭或者2000升石油所產生的能量。所謂核裂變，指位于原子中心的原子核發生分裂。原子核，由中子以及質子這兩種粒子組成。當來自外部的中子撞擊鈾235后，變為小的原子核，并產生新的中子和熱能。飛散出的中子與附近的鈾235原子核再次撞擊后，不斷發生核裂變，從而產生出巨大熱能。 循環核裂變，不斷產生熱能的狀態，被稱為“臨界”。進行核能發電時，必須保持這種狀態。核燃料，呈細長的棒狀，也就是新聞報道中經常提到的“燃料棒”。核裂變的狀態，通過取出和放入利用容易吸收中子材料制成的控制棒來進行調整。 反應堆，就是發生核裂變，并且使水沸騰的巨大裝置。東京電力公司在福島核電站中采用的沸水型反應堆，利用管子將蒸汽送入附近的建筑物內，驅動渦輪機進行發電。發電后的蒸汽，在名為“冷凝器”的裝置中用海水進行冷卻，變為水后再次被送往反應堆，如此反復循環。 用于發電的水，除了生成蒸汽之外，還在反應堆中起著降低中子的速度，有效推進反應的作用。因為如果來自核裂變的中子飛出速度持續過快，將無法實現下一次的核裂變。專家介紹說：“沒有水，中子將無法減速，就不會發生連續核裂變反應。”也就是說，如果反應堆處于無水的空燒狀態，就不會發生連續核裂變。 來自核燃料的熱能，并不僅僅產生于核裂變。當鈾235發生核裂變后，會變為各種各樣的原子核，生成將近100種被稱為“核裂變生成物”的物質。這些物質，幾乎全部都是不穩定的放射性物質。在這些物質進入穩定狀態之前，會一邊發射出β射線等放射線，一邊循環“衰變”，持續散發熱能。含有大量核裂變生成物的乏燃料，平時必須放入水池中，用水連續冷卻數年時間。 不同的核裂變生成物，其衰變速度各不相同。所謂“半衰期”，指數量減少為一半的時間，具體時間從不到1秒鐘一直到一千萬年以上不等。在核電站事故中，最典型的是碘131（半衰期8天）和銫137（半衰期30天）。專家解釋說：“半衰期短，立即就會發生衰變。半衰期如果過長，就難以檢測出了。碘131和銫137不僅數量多，而且具有容易檢測出的半衰期。”資料顯示，上述物質進入人體之后，可能會對健康造成影響。 在核電站中，必須嚴格密封放射性物質。包裹核燃料的管子、厚達16厘米的鋼鐵壓力容器、厚達3厘米的鋼鐵收納容器、約2米厚的混凝土墻壁等，組成了保護核電站的多重屏障。 盡管有著如此嚴密的保護措施，在本次福島核電站事故中，由于冷卻水泵受海嘯影響無法啟動，導致無法冷卻反應堆以及放入乏燃料池內的核燃料，并引發了放射性物質泄漏等一系列嚴峻問題。 |
