原子力技術の発展: 1951 年 12 月に米国の実験的増殖炉 No. 1 (EBR-1) が最初に原子力を発電に使用して以来、世界の原子力は 50 年以上にわたって発展してきました。 2018 年には、世界中で 500 を超える原子力発電ユニットが稼働しており、世界の総発電量の約 18% を占めています。
1. 原子力とは
この世界のすべてのものは原子でできており、原子は原子核とその周りの電子でできています。 軽い原子核の融合と重い原子核の分裂はどちらもエネルギーを放出します。これはそれぞれ核融合エネルギーと核分裂エネルギー、または略して核エネルギーと呼ばれます。
あなたが言及する核エネルギーは、核分裂エネルギーです。 原子力発電所の燃料はウランです。 ウランは重金属元素です。 天然ウランは、次の 3 つの同位体で構成されています。
ウラン{{0}}の含有量は0.71%
ウラン-238には99.28パーセントが含まれています
0.0058 パーセントのウラン-234含有量 ウラン-235は、核分裂しやすい自然界に存在する唯一の核種です。
中性子がウラン-235原子核に衝突すると、原子の核エネルギーが 2 つの軽い原子核に分裂し、同時に 2 つまたは 3 つの中性子と放射線を生成してエネルギーを放出します。 新しい中性子が別のウラン-235原子核に衝突すると、新しい核分裂を引き起こす可能性があります。 連鎖反応では、エネルギーが無限の流れで放出されます。
ウラン-235の核分裂から放出されるエネルギーはどれくらいですか? 1 キログラムのウラン-235の核分裂によって放出されるエネルギーは、標準的な石炭 2,700 トンを燃焼させることによって放出されるエネルギーに相当します。
2. 原子炉の原理
原子炉は原子力発電所の重要な設計であり、その中で連鎖核分裂反応が起こります。 原子炉には多くの種類がありますが、原子力発電所で最も多く使用されている原子炉は加圧水型原子炉です。
加圧水型原子炉で最初に使用するのは核燃料です。 核燃料は、小さな指のサイズの焼結二酸化ウラン ペレットで構成され、ジルコニウム チューブに詰め込まれ、ペレットを含む 300 以上のジルコニウム チューブの燃料集合体にまとめられます。集合体のほとんどには、制御棒の束が含まれています。連鎖反応の強さと反応の開始と終了を制御します。
加圧水型原子炉は、水を冷却材として使用し、メイン ポンプを押して燃料集合体を流れます。 核分裂で発生した熱を吸収した後、原子炉から出て蒸気発生器に流れ、二次側の水に熱を伝えて蒸気に変えて発電します。メインクーラント自体が下がっています。 蒸気発生器からの主冷却材は、加熱のために主ポンプによって原子炉に戻されます。 この冷却剤の循環経路は一次回路と呼ばれ、一次回路は
圧力は、電圧調整器によって維持および調整されます。
3. 原子力発電所とは
火力発電所は石炭や石油を使って発電し、水力発電所は水力発電を利用し、原子力発電所は原子核に含まれるエネルギーを使って発電する新しい発電所です。 原子力発電所は、大まかに2つの部分に分けることができます.1つは、原子炉ユニットと一次システムを含む蒸気を生成するために原子力エネルギーを使用する原子力島と、タービンを含む蒸気を使用して電気を生成する従来の島です.ジェネレーターシステム。
原子力発電所の燃料はウランです。ウランは非常に重い金属です。 ウランで作られた核燃料は、原子炉と呼ばれる装置の中で核分裂し、大量の熱エネルギーを生成します。 この熱エネルギーは高圧下の水によって運ばれ、蒸気発生器で蒸気が生成され、ガスタービンを発電機で回転させます。 電気は絶え間なく生産され、配電網を通じて広範囲に送られます。 これが、最も一般的なタイプの加圧水型原子炉原子力発電所の仕組みです。
先進国では、原子力は何十年にもわたって開発され、成熟したエネルギー源になっています。 中国の原子力産業は 40 年以上にわたって発展しており、地質調査、採掘から部品処理、再処理に至るまで、完全な核燃料サイクル システムを確立しています。 多くの種類の原子炉を建設し、長年の安全管理と運転の経験、および完全な専門技術チームを持っています。原子力発電所の建設と運転は複雑な技術です。 国はすでに独自の原子力発電所を設計、建設、運用することができます。 秦山原子力発電所は、中国自身が研究、設計、建設した。
4. 原子力発電所とは
電力は発電所で生成されます。私たちは、石炭または石油で稼働する石炭火力発電所、水で稼働する水力発電所、および風力、太陽光、地熱、潮力、波、およびメタンから電力を生成する小規模または実験的な発電所を知っています。 原子力発電所は、原子核に含まれるエネルギーを利用して大規模に発電する新しいタイプの発電所です。
原子力発電所で使用される燃料はウランです。ウランは非常に重い金属です。ウランから作られた核燃料は、原子炉と呼ばれる装置で核分裂し、大量の熱エネルギーを生成します。 この熱エネルギーは、高圧下の水によって運ばれます。 それは蒸気発生器で生成され、送電網によって広範囲に送られます。 これが、最も一般的な加圧水型原子炉原子力発電所の仕組みです。
5. 放射能とは
約 100 年前、科学者たちは、特定の物質が 3 種類の放射線を放出することを発見しました。アルファ (アルファ) 線、ベータ (ベータ) 線、ガンマ (ガンマ) 線です。
その後の研究で、アルファ線はアルファ粒子 (ヘリウム原子核) の流れであり、ベータ線はベータ粒子 (電子) の流れであり、総称して粒子放射線として知られていることが証明されました。 中性子線や宇宙線なども同様です。ガンマ線は電磁波と呼ばれる波長の非常に短い電磁波です。 X線なども同様です。
これらの光線の共通の特徴は次のとおりです。
1.物質に浸透する一定の能力があります。
2. 人は五感を知覚することはできませんが、写真乾板を敏感にすることができます。
3. 特殊な物質への照射は、目に見える蛍光を発することがあります。
4.物質を通過する際にイオン化が起こります。
光線は、主に電離によって生物に一定の影響を与えます。
放射線は恐れるべきではありません。 私たちが食べる食べ物、私たちが住む家、さらには私たちの体にも放射線を放出する物質があります. 私たちは皆、発光時計を着用したり、レントゲン写真を撮ったり、飛行機に乗ったり、喫煙したりすると、一定量の放射線を浴びます。 ただし、放射線量が高すぎると、有害な影響を引き起こす可能性があります。
6.リアクターとは
原子炉は、核分裂連鎖反応を維持・制御し、核エネルギーを熱エネルギーに変換する装置です。
原子力発電所の加圧水型原子炉は、圧力容器と呼ばれる腰部に複数の取水口と取水口を備えた厚いスチール製の管状シェルを備えています。 900 MW の加圧水型原子炉の圧力容器は、高さ 12 メートル、直径 3.9 メートル、壁の厚さは約 0.2 メートルです。
圧力容器の中には、燃料集合体と制御棒集合体からなる炉心があります。 その隙間に水が流れます。 水はここで 2 つのことを行います: ウラン-235原子核に吸収されるように中性子を減速させ、中性子から熱を奪います。 900MW の PWR には通常、約 80 トンの二酸化ウランを含む 157 の燃料集合体が含まれています。
圧力容器の上部には制御棒駆動機構が装備されており、制御棒の位置を変えることで、原子炉の開放、停止（緊急停止を含む）、出力調整を行うことができます。
7. 原発事故とは
一般的に言えば、原子力事故は原子力施設（原子力発電所など）で発生し、放射性物質が放出され、作業員や公衆が規定の限度を超えるまたは同等の被ばくにさらされることになります。原発事故の深刻さ。 統一基準を理解するために、国際社会は、原子力施設における安全上重要な事象を 7 つのレベルに分類しました。
表からわかるように、レベル 4-7 のみが「事故」と呼ばれます。レベル 5 を超える事故には、オフサイトの緊急計画の実施が必要です。 ソ連のチェルノブイリ事故、英国のウェンツケール事故、米国のスリーマイル島事故と、世界で 3 件の事故が発生しています。
8. 原子力発電所の一部の説明
中国のほとんどの植物はこのようなものです
1) 原子炉建屋: 内部および外部の格納容器と内部構造、炉心メルト キャッチャーを含む。 原子炉建屋は二重円筒構造で、一次回路に関連する主要設備（圧力容器と、主ポンプ、蒸発器、加圧器を含む主冷却回路を含む）を収容し、支持している。原子炉燃料補給室と内部構造。 補助機器。 プラントの主な機能は、内部反応に対する外部イベントの影響を防ぎ、漏れが発生しないようにすることです。 一次回路の事故による水の損失を含めて、プラント内の圧力と温度。
1.1) 格納容器: 格納容器は二重壁構造で、内壁はプレストレスト コンクリート バレルとコンクリート ドームで構成され、内側は鋼で裏打ちされて密閉されています。 外側の封じ込めは外部からの衝撃に抵抗します。外側と内側の封じ込めは幅 1.8- メートルのリング領域で隔離されており、漏れ事故の後に漏れを収集し、漏れが放出される前に確実にろ過されるように負圧になっています。大気中へ。 二重格納容器は、重大な事故の場合に環境を効果的に保護すると考えられています。
1.2) 内部構造: 主な機能は、原子炉圧力容器の支持と補助機器の支持を提供することです。 人員および機器の生物学的保護;封じ込め、回路、および安全システムに対するパイプの吹き飛ばしや発射体の影響を防ぐため。
1.3）構造の説明：内部構造は鉄筋コンクリート構造で、一次遮蔽壁、二次遮蔽壁、原子炉燃料補給室を含む。 床と壁。
1.4) コア メルト トラップ: コア CVCS および VDS システムの下にあり、下部ピット、コア メルト拡張チャネル、および拡張領域からなる 3 つの部分に分かれています。表面は細かい石のコンクリートで覆われています。事故の場合に溶融材料を冷却するための循環水システムであり、水は燃料補給タンクから供給されます。
2) 安全作業場: 安全作業場 1&4 は 9 層に分割され、格納容器の両側に配置されます。プラント 2&3 は 8 層に分割され、二重壁を使用して一緒に配置されます。 外壁はワークショップの各フロアから分離されており、ワークショップに通じるドアにはアクセス制御システムが必要です。
3) 燃料建屋：原子炉建屋と安全建屋 2、3 の反対側の位置にあり、原子炉建屋と安全建屋は筏基礎の上にある。 9 階 (0.00-19.5m ゾーン)。 西側は使用済燃料プールと関連施設、東側は事故排ガスフィルターユニットです。 二重壁を採用し、ドアにはアクセス制御システムが必要です。
4) 原子力補助建屋：原子力補助建屋には、発電所の運転に必要な安全とは関係のない補助システムが設置され、一部のメンテナンスエリアが設置されます。 鉄筋コンクリート構造で、基礎はプラントの筏基礎から分離され、放射性設備の周りに遮蔽構造が設置され、系統隔離されています。 適切な生物学的隔離が提供されます。
5) プラントへのアクセス: 基本的なプラントには、原子力島への人員の安全なアクセスを確保するために必要な設備と施設が装備されています。沈下ジョイントは相対変位を許容するように設定されています。
6) 放射性廃棄物工場: 放射性廃棄物工場 (HQB) と放射性廃棄物貯蔵工場 (HQS) に分けられ、液体および固体の放射性廃棄物を収集、保管、処理することができます。 2号機は1号機の原子力補機建屋に直結されており、樹脂廃棄物の保管・運搬、廃液の回収・一時保管・移送に使用されます。放射性廃棄物建屋と補機建屋の間にはヒートパイプが接続されています。 2 号機の廃液を輸送するための 2 号機（2HQS）の
7) 非常用ディーゼル機関室：（HD）は鉄筋コンクリート造。 その鉄筋コンクリート筏ベース、地下部分と
外壁はアスファルト断熱材で防水。 ディーゼル燃料貯蔵タンクとディーゼル燃料タンク室を収容するために使用される床、壁、および天井面は、疎油性材料を混合したセメント モルタルで塗りつぶされます。
8) 安全工場の送水ポンプ室: コンクリート構造の場合、鉄筋コンクリート構造の設計、適合比率およびプロセスは、構造の本体が地下水および海水の浸食を確実に防止できるように十分な耐久性を備えている必要があります。水との接触は細かい型枠を使用する必要があり、他の場所では粗い型枠を使用できます。
原子力産業の市場規模はかなり大きい
原子力発電所は、大量の電力を生成するために核燃料をほとんど使用せず、キロワット時あたりの電力コストは、石炭火力発電所よりも 20% 以上低くなります。 原子力発電所はまた、輸送される燃料の量を大幅に減らすことができます。原子力のもう 1 つの利点は、クリーンで無公害であり、排出量が実質的にゼロであることです。これは、急速に発展し、大きな環境圧力にさらされている中国に最適です。
2007 年、中国は 62.862 億 KWH の原子力発電と 592 億 6300 万 KWH のオングリッド電力を生成し、前年比でそれぞれ 14.61% と 14.39% 増加しました。 2007 年 5 月と 8 月にそれぞれ 100 万 kW の商業運転が開始され、中国で稼働中の原子力発電所の総数は 11 基になり、総設備容量は 907 万 8000 kW になりました。
2007 年末までに、中国の設置電力容量は 7 億 1,300 万 kW に達し、国の電力需給は全体的なバランスを保っています。中国の原子力発電設備容量は 885 万キロワットに達した。
2007 年には、水力発電と火力発電の設備容量が 10% 以上増加し、それぞれ 1 億 4,500 万 kW と 5 億 5,400 万 kW に達しました。 一方、系統連系風力発電の総設備容量は倍増し、403万kWとなった。
中国は原子力発電に関する政策を緩和し始めており、産業の「限定的な」発展を長らく強調してきた。 2003 年以来、中国は全般的なエネルギー危機を経験してきました。 この場合、原子力産業の精力的な発展を求める国内の声はますます強まっている。 原子力発電開発に関するこの最新のハイレベル声明は、原子力産業の戦略的地位を確立するものであり、中国の長期的なエネルギー緊張を解決するだけでなく、中国のエネルギーを維持するための理想的な方法でもあるため、間違いなく肯定に値するものです。平時の戦略的抑止力、一石二鳥。
中国は現在、建設中または建設中の原子力発電所の総設備容量 8.7 ギガワットを保有しています。 中国に設置された原子力発電容量は、2010 年までに約 20 ギガワット、2020 年までに 40 ギガワットになると推定されています。さまざまな部門の見積もりによると、2050 年までに、中国の設置された原子力発電容量は、高、中、低の 3 つのシナリオに分けることができます。高シナリオは 360 ギガワット (中国の総設置電力容量の約 30%)、中シナリオは 240 ギガワット (中国の総設置電力容量の約 20%)、低シナリオは 120 ギガワット (中国の総設置電力容量の約 10%) です。設置電力容量）。
中国国家発展改革委員会は、中国の民生産業における原子力発電の発展計画を策定している。 中国の総設備容量は 2020 年までに 9 億 KWH になり、原子力発電の割合は総発電容量の 4% を占めると予想されます。これは、中国の原子力発電量が 2020 年までに 36-40 GW になることを意味します。 . つまり、2020 年までに、
中国は、大亜湾に相当する 40 メガワットの原子力発電所を持つことになります。
原子力発電開発の一般的な傾向から判断すると、中国の原子力発電開発の技術的および戦略的ルートは以前から明確であり、実行されています。現在は加圧水型原子炉、中期的には高速中性子炉、長期的には核融合炉です。具体的には、近い将来、熱中性子炉原子力発電所を開発します。 ウラン資源を最大限に活用するために、ウラン・プルトニウムサイクルの技術ルートを採用し、中期的には高速増殖炉原子力発電所を開発し、長期的には核融合炉原子力発電所を開発し、基本的にエネルギー需要の矛盾を「永遠に」解決します。
技術と市場の状況
日本を中心として、国際的な原子力企業は三者関係を形成している：日本の富士コンソーシアム--の日立、米国のGM、日本の三井コンソーシアムの東芝--米国のウェスティングハウス、三菱日本の三菱コンソーシアム -- フランスのアレバ重工業。原子力技術と市場における日本の独占の初期形態が出現しており、原子力エネルギー応用の開発を加速するための中国のエネルギー戦略の調整は、日本の規制を受けることになっている。 .
原子力技術スキーム
原子力開発の歴史を通じて、原子力
発電所技術プログラムは大きく4つに分けられる
世代、すなわち：
第一世代原子力発電所
原子力発電所の開発と建設は 1950 年代に始まりました。 1954年、旧ソ連は電力容量5メガワットの実験用原子力発電所を建設し、1957年、米国は電力容量90のプロトタイプの出荷港原子力発電所を建設した。000キロワット。 これらの成果は、原子力エネルギーを使用した発電の技術的実現可能性を証明しました。 これらの実験的およびプロトタイプの原子力発電所は、国際的に第一世代の原子力発電所と呼ばれています。
第二世代原子力発電所
1960年代後半、実験用およびプロトタイプの原子力発電所、加圧水型原子炉、沸騰水型原子炉、重水型原子炉、黒鉛水冷式原子炉、その他の電力容量300の原子力発電所に基づいて、000 kW が次々と建設され、原子力発電の技術的実現可能性がさらに証明され、原子力の経済性も証明されました。 1970年代、石油価格の高騰によるエネルギー危機が原子力発電の大きな発展を促した。 商業運転中の世界の 400 を超える原子力発電所の大部分は、この時期に建設されたもので、伝統的に第 2 世代原子力発電所として知られています。
第三世代原子力発電所
1990 年代、スリーマイル島原子力発電所とチェルノブイリ原子力発電所の重大事故の悪影響を解決するために、世界の原子力産業は重大事故の防止と軽減に力を注いだ。 米国とヨーロッパは、「高度な軽水炉ユーザー要件」文書を相次いで発行しました。 軽水炉原子力発電所（EUR）に対するURD（ユーティリティ要件文書）と欧州ユーザー要件、重大事故の防止と軽減、安全性と信頼性の向上、ヒューマンファクタエンジニアリング要件の改善をさらに明確化。 URD または EUR ファイルを満たすユニットは、通常、第 3 世代の原子力ユニットと呼ばれます。 第 3 世代の原子力発電所は、2010 年までに商業建設の準備が整う必要があります。
第四世代原子力発電所
2000 年 1 月、米国エネルギー省の主導の下、米国、英国、スイス、南アフリカ、日本、フランス、カナダ、ブラジル、韓国、アルゼンチンを含む原子力エネルギーの開発に関心のある 10 カ国が、 「第 4 世代国際原子力エネルギー フォーラム」（GIF）を共同で設立しました。 2001 年 7 月には、第 4 世代の原子力エネルギー技術の研究開発に協力する契約を締結しました。 第 4 世代の原子力エネルギー ソリューションは、より安全で経済的であり、廃棄物が最小限に抑えられ、オフサイトでの緊急対応が不要であり、固有の不拡散機能を備えていると考えられています。 高温ガス炉、溶融塩炉、ナトリウム冷却高速炉が第4世代炉です。
第一世代の原子力発電所は原型炉であり、その目的は原子力発電所の設計技術と商業開発の見通しを検証することです。 第二世代原子力発電所は、技術が成熟した商業用原子炉であり、現在稼働中の原子力発電所のほとんどは第二世代原子力発電所に属しています.第三世代原子力発電所は、URDまたはEURの要件を満たすものです。第二世代の原子力発電所と比較して安全性と経済性が向上しており、今後の開発の主な方向性に属しています。
自然界のいたるところに放射能が存在することはすでにわかっており、自然界から放射線を受けています。 では、この自然放射線はどこから来るのでしょうか?また、どの程度まで来るのでしょうか? 自然放射線の「バックグラウンド」は 2 つのソースから来ています。 もう 1 つの発生源は自然放射能です。これは、空気、水、土や岩、さらには食物などのありふれた物質に自然に存在する放射能です。 また、現代社会の人々は、レントゲンやテレビの視聴、電子レンジの使用など、あらゆる種類の人工放射線にさらされています。次の表は、放射線の大きさに応じてさまざまな種類のバックグラウンド放射線を示しています。 この表からわかるように、人間が食べたり、使用したり、生活したり、旅行したりすると、少量の放射性放射線を受けますが、その中で原子力発電所からの放射線は非常に小さく、完全に無視することができます。
放射線が人体に害を及ぼす強度
人体への放射線の影響は細胞から始まります。 細胞死を加速させたり、新しい細胞の形成を阻害したり、細胞の変形や体の生化学反応の変化を引き起こしたりします。 放射線量が少ない場合、人体自体に放射線損傷を修復する一定の能力があり、有害な影響や症状を示すことなく上記の反応を修復できます。ただし、線量が高すぎると、体内の臓器や組織の修復能力を超えてしまいます次の表は、現在国際的に認識されている放射線の生物学的影響を示しています。 人体は 25 レムの集中線量に損傷なしで耐えることができることがわかります。 もちろん、抵抗力や体質は人それぞれ。