井底望天

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閑話71:能源安全和核能應用

(2011-03-12 22:01:17) 下一個

前麵說到中東和北非的亂局,導致世界能源市場的動蕩。

對很多人來說,尤其是華爾街的人來說,你利比亞殺來殺去,死它幾百萬人,人家都不太在乎。因為利比亞對全球能源的影響,並不是決定性的。

真正對世界能源有影響,那就是沙特動蕩。按照華爾街的說法,如果沙特動蕩,那麽你就要考慮一下石油2百美元一桶,會對經濟有什麽影響。

當然如果你對計算感興趣的話,那就要多用一些數字。華爾街的建議,是你應該一直算到5百美元一桶的價格。

其實要擺脫對中東和北非石油的依賴,除了俺建議的開拓周邊國家的石油能源,比如說南海和東南亞等等,或者說增加天然氣的運用之外,還有一個辦法,就是要加大核能的比重。

但是在這次日本經曆的大地震中,現在碰到的一個大問題,就是日本福島第一發電廠出現了可能的核島熔化而出現核泄漏問題。

這個估計會對中國的核能利用產生不是負麵影響。

因此這個係列,就是想對大家進行核能運用的初級科普,免得大家被“有良心”的XX學家們,給賣了拐了。這個XX,可以是曆史、金融、經濟、地震等等,這個你懂的。

福島第一核子發電廠,總共有6個反應堆。這次出了問題的第一反應堆,和開始要出問題的第三反應堆,是通用和東芝的產品。第二反應堆和第六反應堆,也是通用產品,第四反應堆,是日立的產品,第五反應堆,也是東芝產品。每個反應堆的發電量相同,第一是46萬千瓦,第二到第五,是78萬千瓦,第六是110萬千瓦,分別在1970747678 79年落成,上網發電。

這些反應堆的設計,第一反應堆是BWR-3型,第二到第五是BWR-4,第六是BWR-5型。在核能技術上,大家可能都聽說過重水堆和輕水堆的區別。其實主要的不同,就是你用來做中子減速器的東西不同。一個是含有氧化氘的水,稱為重水,一個是不含氧化氘的水,稱為輕水。

這兩種方法各有所長,但是重水的一個主要功能,就是發電之後的副產品,是可以用來製造核子武器。而輕水堆,就不會有這個擔憂,因此是很多民用核能的主要選擇。

在輕水堆中,大概是兩大類型。最常用的一種,叫做PWR,也稱為加壓堆。而日本福島的是另一種類型,也稱為沸騰堆。

其實這兩種類型差距不是特別大。要理解這個,你要知道,所有的核能,你必須有一個東西,叫做反應堆。這裏就是你的核燃料在這裏進行核裂變。對這個反應堆的理解,就是說裏麵有核燃料,再加上控製棒等等,來進行可控製的核反應。

那麽在核反應之後,產生了大量的熱量,你必須把這個熱量給帶出來。那麽所謂輕水,就是靠水泵給打進去,然後在反應堆裏麵,變成了蒸汽,在輸出來。

壓力堆和沸騰堆的主要區別,就是沸騰堆的輕水,是會沸騰的。而壓力堆,是靠壓力保持高溫,是不需要沸騰。

那麽這個蒸汽出來之後,通常是通過兩級的渦輪機,先是高壓渦輪機,然後壓力降低的蒸汽,就通過低壓渦輪機,來產生轉力。

那麽這個轉力,出來幹什麽呢?有兩個用途,一個是接上發電機,用來發電機。

另一個功能,就是接上螺旋槳,作為交通工具的動力。現在的用處,基本上是兩個地方,一個是核動力航空母艦,一個是核動力潛艇。

所以從理論上來講,你的核反應堆,如果可以做到微型、安全、常溫常壓運行等等,你是可以搞核動力飛機、核動力汽車,或者搞一個居住小區的核電小站。

估計看到這裏,有不少人屁股開始坐不住了,嗬嗬。

回到日本福島的問題,就是你輕水堆裏麵的輕水,其實是一個內循環。就是推動完渦輪機之後,這些蒸汽就進了冷凝器。這裏就必須進行另一個熱交換,就是另外一個冷水,就將這些蒸汽的熱能帶走,然後人家蒸汽,又變成了液體,再通過水泵,給打進反應堆去,如此往複,以至永遠。

那麽這個第二次熱交換的外循環,在福島就是用了海水來實現的。

好了,等到地震了,就出現一個問題,那就是電力中斷。這個問題,一出現,就使得你抽海水進行外循環的水泵,和將液體輕水推到反應堆的水泵,都不工作了。

那不是應該有後備發電機嗎?是的,後備的柴油發動機是工作了一下子,就是幾分鍾吧。結果就是海嘯來了,把柴油發動機給水淹七軍了。這個時候,最後的電池,就開始發力了。

可是這個電池隻有8個鍾頭的力氣,這樣的話,慢慢就沒有辦法去冷卻反應堆了,這個時候反應堆裏的溫度越來越高,到了不可控製,那就要熔化了。一熔化,氣體在裏麵一爆炸,反應堆的金剛殼子一化掉,那麽核輻射就飄出來了。

而且一飄,就可能飄過太平洋到美國來。現在日本的最後一招,就是灌海水進反應堆,看可不可以把核燃料給冷卻下來。

如果看一下第二代核電的表現,現在隻發生了三場大事故,分別是1979年美國的三裏島、1986年蘇聯的切爾諾貝利,和日本福島的這次事件。

雖然說數量上比較安全,但是因為大家都是談核色變,一個事故的危害程度也比較大,因此如何搞出新一代的技術,就是說核電站第四代,是各國努力的方向,而中國在這方麵,也加快的研發步伐,和投注了大量資金。

可以說大概從2020年到2030年,應該是這些技術開始成熟,可以運用的時間段。

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評論
河裏的石頭1 回複 悄悄話 多謝井兄給大家及時普及這方麵的知識。 我想冒昧做些補充說明:
碘131是一種放射性同位素。 隻所以要通過吃碘片(碘化鉀)來降低它的損害, 是因為人體的吸收功能不能區分放射性碘和非放射性碘。 如果人體吸收多一點非放射性碘, 就可以相對少吸收些放射性的碘, 從而達到降低損害的程度。 另外, 碘131的半衰期是8天, 並不是說8天後就沒有放射性了。 舉例來說, 假定從核電站釋放出的碘131的放射量是100, 8天後被吹倒美國西海岸, 那麽它的放射量就降到了50, 但還是有放射性的。
平沙落燕 回複 悄悄話 估計日本人移民國外的會大增.
彎弓月 回複 悄悄話 東京這邊,有點餘震,都不可怕,畢竟建築物的質量還可以。現在最怕這個核電站問題了。
彎弓月 回複 悄悄話 謝謝井兄。在東京的中國人,是不是趕緊跑回國比較好點?
井底望天 回複 悄悄話 看到大家頗有些驚慌,介紹一下核輻射。

首先釋放最多的是氮(nitrogen)16。但是這個對工作人員危害比較大,因為半衰期是7 秒鍾。

然後就是重氫(tritium)。這個也不怕,因為太弱,跑不遠,而且連人都皮膚都攻不破。

比較麻煩的一個是碘(isodine)131,半衰期是8天。所以美國西海岸,要是10天才過來的話,應該安全。

這個打擊的是甲狀腺,癌症。尤其是對生長期的兒童,危害頗大。但是對付它的是碘化鉀。所以如果方向吹向大陸,大家要吃這個。

然後最要命的是銫(cesium)137。這玩意半衰期30 年,是很厲害的核堅強。

進了人體,會導致細胞變異,染色體出問題,癌症那種。現在大家接觸到的,基本上是各大流氓核爆炸試驗後,大氣層上飄下來的。
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