日本核电事故与核安全.pptVIP

北国之春的灾难——9级大地震 北国之春的灾难——15米大海啸 北国之春的灾难——福岛第一核电站 北国之春的灾难——系列爆炸与泄漏 3月11日13时46分，大地震发生，自动停堆 3月12日14时30分，1号反应堆厂房发生氢气爆炸 3月14日11时01分，3号反应堆厂房发生氢气爆炸 3月15日6时10分，2号反应堆安全壳出现爆炸声 3月15日6时15分，4号反应堆厂房发生爆炸 3月15日9时30分，4号反应堆厂房发生火灾 3月16日5时45分，4号反应堆厂房再次发生火灾 3月16日10时许，3号反应堆再次发生氢气爆炸 北国之春的灾难——系列爆炸与泄漏 北国之春的灾难——系列爆炸与泄漏 北国之春的灾难——辐射难民 北国之春的灾难——辐射难民 北国之春的灾难——几级事故？ 全民普及核物理——质能转换 核能是从哪里来的呢？ 爱因斯坦在1905年提出相对论时指出，物质的质量和能量是同一事物的两种不同形式，质量可以消失，但同时会产生能量。两者之间的定量关系是： E＝mc2 全民普及核物理——质量亏损 全民普及核物理——铀核裂变 当中子撞击一个铀原子核时，铀核吸收一个中子分裂成两个较轻的原子核，同时发生质能转换，放出很大的能量，并产生2～3个中子，这就是举世闻名的铀核裂变反应。 全民普及核物理——链式反应 全民普及核物理——中子减速 全民普及核物理——裂变产物 裂变反应通式: 235U92＋1n0→A1F1Z1＋A2F2Z2＋ν1n0＋能量 裂变产物: 铀-235的热中子裂变方式在40种以上，生成的初级裂变产物（裂变碎片）在80种以上。 裂变产物中存在着200多种放射性同位素，大部分除了放出β粒子外，还放出γ射线。 全民普及核物理——放射性 全民普及核物理——α、β、γ 全民普及核物理——放射性衰变 要电更要核安全——反应堆构成 福岛沸水堆核电站示意图 要电更要核安全——反应堆原理 主要原理： 人工方法控制链式反应使原子核能和平利用的设备。 主要技术： 利用减速剂（慢化剂）将裂变的快中子减速为热中子。 主要组成部分： 堆芯、中子反射层、冷却系统、控制系统。 二氧化铀陶瓷芯块 轻水堆的核燃料组件 核反应堆堆芯 反应堆安全壳 安全壳是防止放射性物质逸入环境的最后一道屏障 要电更要核安全——三道屏障 第一道屏障: 燃料元件包壳（cladding） 第二道屏障: 一回路压力边界(primary system envelope) 第三道屏障: 安全壳(containmant) 要电更要核安全——冷却系统 主冷却剂泵（主泵）是保证冷却水流过堆芯带走热量，不可须臾停运的重要设备。 为防止失水事故造成堆芯损坏，设有应急堆芯冷却系统：由安全注入罐、高压安全注入系统和低压安全注入系统组成。 安全壳喷淋系统 可燃气体控制系统 要电更要核安全——沸水堆核电站 福岛核电站属沸水反应堆，是美国GE于1950年代中期研发成功的一种轻水核反应堆。 沸水堆核电站所占比例仅次于压水堆核电站，我国目前没有这种类型的核电站。 沸水堆核电站的工作原理：氧化铀核裂变后的热量对水加热，产生大量蒸汽，直接推动汽轮机发电，蒸汽冷却后流回反应堆芯。 包容一次安全壳的密封厂房形成二次安全壳，靠蒸汽凝结来降低事故压力，它是防止放射性气体外逸的另一道屏障。 控制棒驱动机构装在压力容器底部，发生事故时将所有控制棒同时快速插入堆芯以实现紧急停堆。设置应急堆芯冷却系统以防止失水事故。 峥嵘初露三里岛——反应堆失水 1979年3月28日凌晨4时，美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站2号反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，堆芯压力和温度骤然升高，2小时后，大量放射性物质溢出。 6天以后，堆芯温度才开始下降，蒸气泡消失——引起氢爆炸的威胁免除了。100吨铀燃料虽然没有熔化，但有60%的铀棒受到损坏，反应堆最终陷于瘫痪。 事故发生后，全美震惊，核电站附近的居民惊恐不安，约20万人撤出这一地区。美国和西欧一些国家政府不得不重新检查发展核动力计划。 美国宾夕法尼亚州三里岛核电站 峥嵘初露三里岛——事故分析 反应堆二回路的水泵发生故障后，二回路的事故冷却系统自动投入，但因前些天工人检修后未将事故冷却系统的阀门打开，致使这一系统自动投入后，二回路的水仍断流。 当堆内温度和压力在此情况下升高后，反应堆自动停堆，卸压阀也自动打开，放出堆芯内的部分汽水混合物。 同时，当反应堆内压力下降至正常时，卸压阀由于故障未能自动回座，使堆芯冷却剂继续外流，压力降至正常值以下，于是应急堆芯冷却系统自动投入，但操作人员未判明卸压阀没有回座，反而关闭了应急堆芯冷却系统，停止了向堆芯内注水。 一系列操作上的失误与设备上的故障交织在一起，使一次小的故障急剧扩大，造成堆芯熔化的严重事故。 美国三里岛事故示意图 峥嵘初露三里岛