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120年前，愛因斯坦揭示了核能來源的物理規(guī)律，然而，這項(xiàng)偉大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的成果，卻被用于制造原子彈這一極具毀滅性的武器，使民眾對(duì)核避之不及。直到1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座商用核電站——奧布寧斯克核電站，人類自此進(jìn)入和平利用核能時(shí)代。
20世紀(jì)70年代，世界出現(xiàn)石油危機(jī)，一些核能先進(jìn)國(guó)家進(jìn)入核電開發(fā)高潮。而彼時(shí)，我國(guó)長(zhǎng)三角地區(qū)尤其是上海因缺電問題突出，工廠“開三停四”成為常態(tài)。1970年2月初，周恩來總理指出，“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，要解決上海和華東地區(qū)的用電問題，要靠核電”。
圖為秦山科技館陳列的核島廠房模型 張英賢 攝
1985年3月20日，位于浙江嘉興海鹽的中國(guó)大陸第一座核電站——秦山核電站正式開工建設(shè)。40年后的同一天，當(dāng)春風(fēng)拂過杭州灣，記者站在秦山核電站對(duì)面的山麓上，看到山巒之上錯(cuò)落有致的高壓鐵塔架起的粗大電線，將綠色核電源源不斷地匯入華東電網(wǎng)。從30萬千瓦原型堆起步，到掌握100萬千瓦級(jí)核電技術(shù)，秦山核電累計(jì)發(fā)電超8600億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減排8億噸二氧化碳，給地球增添545個(gè)西湖景區(qū)大小的綠肺。
截至2024年4月，我國(guó)在建核電機(jī)組數(shù)量、裝機(jī)容量均保持世界第一。中國(guó)正在從核電大國(guó)邁向核電強(qiáng)國(guó)。在這個(gè)過程中，從點(diǎn)亮萬家燈火，到推動(dòng)核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，再到溫暖千家萬戶，核電也正在從“單一型選手”轉(zhuǎn)向“綜合型選手”。
核電站的電是怎么產(chǎn)生的
俯瞰秦山核電一期工程擴(kuò)建項(xiàng)目方家山核電工程，在一群四四方方的白房子中，有兩個(gè)不大顯眼的灰色圓柱體建筑——胖乎乎的身體，頭上戴著一頂圓圓的小帽。它就是核電站最“重磅”的部分——核反應(yīng)堆主廠房。
壓水堆核電站的能量來源于核裂變。核裂變是指由質(zhì)量較大的原子核，分裂成兩個(gè)或多個(gè)質(zhì)量較小原子核的一種核反應(yīng)形式，在這個(gè)過程中會(huì)釋放出很大的能量。那么，核電站的電是怎么產(chǎn)生的？
通俗地講，核電站就是“燒開水”。實(shí)際上，核電廠與煤電廠發(fā)電的主要區(qū)別就是“鍋爐”不一樣。煤電廠的鍋爐是燒煤的鍋爐，核電廠的“鍋爐”是核反應(yīng)堆，或者說是“核鍋爐”，它的專業(yè)術(shù)語叫“核島”，是指安全殼及其內(nèi)部全部的設(shè)備或系統(tǒng)。核島中的核心是堆芯，主要由燃料組件及控制棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。
一句話來講，核反應(yīng)堆就是核電廠的“鍋爐”，產(chǎn)生的熱量經(jīng)過熱交換，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)、核發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電力。
重水堆能生產(chǎn)治療癌癥的核藥
你可能不知道，有些用于治療癌癥的核藥，就是核電站生產(chǎn)的。核藥之所以能治療癌癥，主要是因?yàn)樗鼈兒锌捎糜诰_定位和攻擊癌細(xì)胞的放射性同位素。
同位素可以追蹤物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化。眾所周知，不同的元素由它所具有的質(zhì)子、中子和電子的數(shù)量來區(qū)分。每種化學(xué)元素的原子都具有確定且數(shù)量相同的質(zhì)子和電子，但關(guān)鍵是中子——其數(shù)量是可變的。質(zhì)子數(shù)相同，但中子數(shù)不同的原子被稱為同位素。穩(wěn)定的同位素不會(huì)發(fā)出輻射，但是不穩(wěn)定的同位素會(huì)發(fā)出輻射，又被稱為放射性同位素。
除了輻射育種、輻射消毒等工業(yè)用途外，放射性同位素在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，尤其是在癌癥治療方面，可以通過放射性核素衰變產(chǎn)生的射線來殺死癌細(xì)胞。
然而，并非所有的核電站都有能力生產(chǎn)放射性同位素。在中國(guó)，秦山三期核電站因其獨(dú)有的重水反應(yīng)堆（以下簡(jiǎn)稱“重水堆”），獲得了這種生產(chǎn)能力。
實(shí)際上，我國(guó)對(duì)于同位素的需求量很大，并且年需求量的增長(zhǎng)率也很高。如果單獨(dú)建立設(shè)施來生產(chǎn)這些同位素，成本將極其高昂。重水堆在這方面展現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢(shì)：它不僅產(chǎn)量大、成本低，還能確保供應(yīng)的穩(wěn)定性。
重水堆又是如何生產(chǎn)同位素的？
目前，我國(guó)采用“搭便車”的方式，即利用重水堆在完成其主要任務(wù)的同時(shí)進(jìn)行同位素的生產(chǎn)。以碳-14為例，秦山核電專項(xiàng)工程處重水堆研發(fā)科副科長(zhǎng)樊申稱：“主要是通過將特定的靶件放入重水堆中進(jìn)行中子輻照。靶件在重水堆中經(jīng)過一定時(shí)間的輻照后，其中的碳原子會(huì)吸收中子轉(zhuǎn)化為碳-14?！?/p>
中核集團(tuán)總經(jīng)理助理，中國(guó)核電黨委書記、董事長(zhǎng)盧鐵忠介紹，當(dāng)前，秦山核電基地正在建設(shè)我國(guó)最大的同位素生產(chǎn)基地，核能在保障人類生命健康方面的重要性愈發(fā)顯現(xiàn)。
作為我國(guó)唯一擁有商用重水堆機(jī)組的核電基地，秦山核電目前已實(shí)現(xiàn)鈷-60批量化生產(chǎn)、碳-14供應(yīng)全面國(guó)產(chǎn)化、首批镥-177靶件順利出堆。
核電站能供暖
車輛行駛在秦山核電站的廠區(qū)內(nèi)，我們可以看到許多白色管道，它們有的離地面不遠(yuǎn)，匍匐前行；有的則貼著花壇邊緣，蜿蜒向前。2021年，我國(guó)南方地區(qū)首個(gè)核能供熱示范項(xiàng)目在海鹽投運(yùn)。這些管道正是為附近4000戶居民提供冬季供暖的設(shè)施。
管道內(nèi)的熱量來源于核電機(jī)組在冬季產(chǎn)生的額外功率。核能供暖，正是秦山核電服務(wù)民生的又一創(chuàng)新舉措。
核能供暖是怎么實(shí)現(xiàn)的？秦山核電科協(xié)主席尚憲和解釋說，核電廠將一部分產(chǎn)生的熱量傳遞給熱力公司，再通過市政供熱管網(wǎng)分配給終端用戶。主管網(wǎng)的熱水在用戶處完成熱量傳遞后，變成冷水，這部分水再返回核電廠進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)熱水的循環(huán)供暖。
值得注意的是，核能供暖不是核供暖，其中要通過多次換熱的環(huán)節(jié)，才能將熱量通過市政供熱管網(wǎng)傳遞到用戶端。
“核能供熱過程使用了多次換熱器換熱，整個(gè)過程只有熱量交換，沒有介質(zhì)的交換?！鄙袘椇透嬖V記者，在熱量交換過程中，首先是一回路核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量，通過蒸汽發(fā)生器將二回路的水加熱，產(chǎn)生沒有放射性的高溫高壓蒸汽，然后再抽取一部分高溫高壓的蒸汽，來加熱核電廠內(nèi)換熱首站的水，加熱后的水經(jīng)過三回路的管網(wǎng)，傳送到熱力公司的換熱站，再依次通過后續(xù)的換熱器，從而實(shí)現(xiàn)將核電廠產(chǎn)生的熱量送入千家萬戶的目標(biāo)。
用零碳的暖，溫暖了千家萬戶，守護(hù)了碧海藍(lán)天，核能展現(xiàn)了服務(wù)民生的巨大潛力。
延伸閱讀
秦山核電站為何要依山靠海？
我國(guó)最初建設(shè)核電站，選址并不在海鹽。1979年，勘測(cè)團(tuán)隊(duì)在上海奉賢金山石化廠附近的海灘鉆探至地下70米深，仍未發(fā)現(xiàn)基巖。
要知道，為了確保核能安全，核反應(yīng)堆要建在一塊完整的基巖之上，這樣才不會(huì)發(fā)生地震等災(zāi)害。由于奉賢不滿足此條件，海鹽成為中國(guó)核電的“搖籃”。
將秦山開山、挖石，就可以得到一塊完整的基巖。背靠山體，和附近居民點(diǎn)之間有山體作為屏蔽，環(huán)境保護(hù)條件良好。核電站用杭州灣海水作為冷卻水，取水條件優(yōu)越，溫排水和微量放射性廢水排放均有良好的稀釋條件。
實(shí)際上，我國(guó)大多數(shù)核電站都臨近海洋建設(shè)，以便利用豐富的海水資源。（記者張英賢）
責(zé)任編輯：魏敏
