核电站供暖很环保,我们需要担心核辐射吗?

在皖南小城长大的老周,对冬天的记忆尤其深刻:数九寒天,真是伸不出手啊!

江南的冬天非常寒冷

江南美,但江南的冬天却不好过,这里没有暖气,房屋保温也不似北方,如果不生个火盆,取暖就基本靠抖(现在好了,有空调)。所以以前总是很羡慕广东人,冬天不冷;也嫉妒北方人,到哪都有暖气,舒服死了!

浙江海盐县的居民有福,因为他们很快就能享受到暖气,并且是核能供暖。

2021年7月,秦山核电开启中国南方首个核能供热工程,要将秦山核电站反应堆剩余的热能引到8公里外的海盐县,为市民提供冬季取暖。核能供暖的好处显而易见:它的热能输出稳定,不燃烧煤炭石油天然气不排放二氧化碳和其它有害气体,是实打实的绿色能源。

秦山核电要向海盐供暖

但也有小伙伴表示担心:从核电站里引出来的热水,它难道没有核辐射么?万一发生核泄漏那可是要命的事啊!

核电站是怎么发电的?正常情况下它发生核泄漏的可能性有多大?用于城市供暖的热水有可能存在核辐射吗?

核反应堆的堆芯

到目前为止,甭管多么先进的核电站,它都是通过烧开水来进行发电。在核电站的最核心部分有一个核反应堆,里边放射性铀或者钚的原子核在中子轰击下发生裂变,变成两个更小的原子核,在这个过程中会释放出大量热能,热能释放到池子里把水烧开。

如果是普通火力发电,锅炉烧开水所产生的高压水蒸汽就能直接推动汽轮机发电了,但核电站不行,反应堆里第一道热水与堆芯直接接触,它里边含有大量放射性物质。于是工程师设计了第一道热交换器(蒸汽发生器),用反应堆的热水加热交换器里的水,再将交换器里的高压水蒸气引出来推动汽轮机。

由于两种水是不同的回路,所以反应堆里危险的核物质就不会跑出来。

反应堆通过热交接器输出热能

在推动汽轮机转子高速旋转产生电力之后,从汽轮机里出来的水汽还是非常热,所以我们需要把它冷却下来再送回第一道蒸汽发生器里去。这时候就要在发电机旁边再加第二道热交换器,用冷水让它变凉,你可以把这个交换器称为冷凝器。

冷凝器里的冷水被加热之后送到冷却塔,在塔里通过洒水降温完成第三次热交换。

冷却塔冒出来的是水蒸气

如果你看到有核电站旁边有这种巨大的“烟囱”,请不要担心,这其实就是冷却塔,顶部冒出来的全是水汽。因为与核反应堆之间隔了三重热交换器,这些水汽是绝不会含有放射性物质的。

用冷却塔来降温是对热能的极大浪费,却也是核电站不得不做的事情。推动汽轮机高速旋转需要高温水蒸气,这些水蒸气所携带的热能又没办法100%利用,只能将它释放到大自然中去。

如果把这些废弃的热能利用起来,就能变废为宝——聪明的你肯定想到了这一点。

现在,我们不要那些冷却塔,将第二道冷凝器里的热水引到千家万户,让大家在严冬里不要受冻,就是件两全齐美的好事。

利用核电站余热供暖

许多朋友对核辐射存在担忧,一方面是不了解核辐射产生危害的机理,另一方面也是出于对“辐射”这个概念的混淆。

核辐射属于电离辐射,它跟电磁波辐射是完全两个不同概念。核辐射通常称为“放射线”,它主要是指高能量电子、氦原子核和伽马光子,这些放射性粒子接触到人体时,有机会使细胞里的一些分子产生电离,从而有可能破坏分子、改变DNA,使人生病。但这些粒子的穿透力有限,它们没办法穿过热交换器的管壁,除非管道发生破裂,否则不能污染交换器另一端的冷却水。

秦山核电站鸟瞰

从核电站里引出来用于供热的热水经过了好几道热交换器,无论是从原理上还是技术上都不存在放射性物质泄漏出来的可能性,因此用核能进行冬季供暖是非常安全的。