文章

说核 | 堆型那么多,当初为什么选择了压水堆?

发布时间:2016-7-11 08:52 原作者:wonder    来自: 中国核网

时间追溯到20世纪50年代,对于核电来说那是一个繁忙的十年,关于安全的研究蓬勃发展。商业轻水反应堆(LWR)工业就根源于当时由美国原子能委员会(AEC)和美国核海军同时进行的项目。当时的反应堆安全保障咨询委员会(ACRS)负责审查这些研究活动以保证这些项目的安全。而由于1946年的原子能法授权坚持了原子能的不公开,政府继续严格控制原子能方面的信息,这成为了推进这项技术发展的障碍。直到1953年艾森豪威尔发表了和平利用核能的演讲,这方面知识的神秘面纱才开始被解除。在此期间,美国海军部成为反应堆发展的真正推动力量。

水冷钠冷之间的选美大赛

海军的目标很明确建立核动力推进装置。西屋公司因此获得了巨额合同,着手进行研发,并于1950年的春天在宾夕法尼亚州匹兹堡市外破土动工建成了贝蒂斯原子能实验室。通用电气公司也不甘落后,获得了类似的合同,在美国东部纽约的斯克内克塔迪附近建成了诺尔斯原子能实验室(KAPL)。由于这是核能发展史上开创性的项目,西屋和通用的团队将面临诸多的技术挑战。

贝蒂斯原子能实验室

核动力推进的基本概念听起来很简单只要把足够的浓缩铀(含有适量的U-235)放入燃料元件;铀的裂变会产生热量。然后驱动冷却剂经过热的燃料元件,在这过程中产生的蒸汽驱动汽轮机,带动传动轴转动。这款发电机通过控制棒调节裂变速度进行加速。

尽管这个设计看似简单,依然需要作出许多选择。海军和贝蒂斯团队面临的主要安全问题是系统的可靠性和辐射屏蔽。虽然不明显,但海军推进系统的可靠性之所以成为一个安全问题,是因为它意味着如果一旦发生故障,生命将受到威胁。

海军的第一个大的问题是要选择反应堆冷却剂。有三个选择:加压水,氦气和液钠。气体冷却剂因其低比热、可用性和包容性差而被抛弃;随后,在加压水和液钠之间展开了一场选美大赛。贝蒂斯实验室继续进行压水反应堆(PWR)的研究,而诺尔斯原子能实验室(KAPL)从事液钠潜艇增殖堆(SIR)的项目。尽管KAPL最终在海狼号潜艇上完成了SIR的配备(1957年),但海军上将海曼·里科弗担心液态钠泄漏可能与水接触引发爆炸,因此,最终贝蒂斯的压水堆PWR为里科弗的海军所采用。

海军上将海曼·里科弗

应堆试验站(NRTS)里的400000英亩土地。里科弗在很短的时间内打造了一座装置。1952年年中马克-I电厂的设计敲定, 1953年三月,马克-I反应堆达到临界。几个月后,它达到了全功率。

执着的海军上将

海军上将里科弗的目标是开发一个能够为航空母舰大小的船只提供动力的大型核电系统。国防部已经批准了这个项目,并于1953年启动了工作;然而,国防部官员后来觉得价码太高,取消了该项目。里科弗希望有朝一日能够看到海军主力舰搭载核电的计划岌岌可危了。意志坚定的他不得不开启一个新的历程去实现他的愿景。艾森豪威尔总统和平利用核能的演讲,让里科弗有机可乘。

艾森·豪威尔

如果,正如艾森豪威尔认为的那样,原子能有朝一日会被用来造福人类,那为什么不是现在呢?毕竟,压水反应堆是一个经过验证的技术!

带着这样的想法,里科弗向原子能委员会(AEC)和原子能联合委员会(JCAE)推销压水堆核电站的想法。对此,有人支持,也有人反对。支持者们基于这样一个事实,即:

1)数十亿美元已经用在核能相关的研究,用来生产核武器和战舰,并没有什么和平的风险;

2)英国已经开始这样的项目;

3)我们需要保持领先俄罗斯。

对于反对者,他们担心

1)里科弗的压水式反应堆并非最好的选择;

2)该项目仍然有军事色彩(里科弗自己);

3)还没有制定适合商业规模核电站的管理体系。

鉴于最近发生的事件(艾森豪威尔和平利用核能的宣言),里科弗成功兜售了自己的想法。随后,在1954年美国国会通过了1954年原子能法定义的分配权,允许核电私有化。

1954年原子能法案生效后不久,迪凯纳莱特(Duquesne Light)公司获准去追逐设计和建造第一座商业核电站(电站由政府出资建造并归政府所有,Duquesne公司负责运营)。核电站选址在宾夕法尼亚的希平港,并于19549月破土动工。该反应堆的承包商是西屋公司,他的技术很大程度上依赖于他们的工程师和科学家通过在海军项目中获取的经验。

希平港核电站

毫无疑问,由美国原子能委员会资助的核电研究取得了早期成功:世界上第一个核电系统问世了;然而,值得嘉奖的却只是美国国防部。

另外,值得指出的是,西屋在当时核工业中并不是独一无二的。当时,通用电气也正准备进入这个新的行业,它发展的技术是沸水反应堆,后来也成了除压水堆之外的另一主流技术。

 

上一篇:辐射到底有多毒?-核能三部曲-三分钟科学下一篇:说核 | 核电站中的“斧头人”,你听说过吗?

    关注我们
  • 微信公众号:
  • NuclearNet
  • 扫描二维码加关注

Powered by Discuz! X3.2 © 2001-2013 Comsenz Inc.

联系我们|网站声明|中国核网-核能领域第一垂直门户网站