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核燃料廠情況介紹
作者:  2013-09-06 19:23:37
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  近期的江門反核燃料廠事件儼然成了新聞熱點。當地群眾打出了“還我綠色家園”、“核你妹”、“江門是我家,反對核污染”的口號。地方政府也從善如流,只用了一天時間就作出撤銷核燃料廠的決定。筆者并未直接參加過該廠的選址工作,不大清楚該廠選擇落戶在江門的具體理由。不過我國目前已有的核燃料工廠,一個在包頭,一個在宜賓,都不是什么交通便利的地方(但人口密度也不低),已不適應大量從國外進口鈾礦石的現實。核燃料和原料是敏感物資,運輸車輛、容器均為特制,還需要部隊武裝押運、全程監控,陸地運輸成本很高。因此在沿海另擇交通便利地區新建工廠也很正常。江門附近就有陽江、大亞灣、嶺澳、臺山等多個核電機組,在燃料運輸上也很便利。從經濟上看算是個合情合理的選擇。

  以筆者之見,當地群眾反對核燃料廠的原因無非是對于核輻射、核污染的恐懼。而這樣的原因在筆者看來很無厘頭。因為這家燃料廠,跟核輻射一點關系都沒有。

  一、輻射有多恐怖?

  為什么核燃料制造廠不會發生核污染?這就涉及到一個問題,什么是輻射?

  高中物理課本對此講的明明白白——輻射是能量傳遞的一種方式。當原子核處于不穩定的激發狀態時,會以粒子或電磁波的形式放出多余的能量,回歸穩定狀態。就好比一個人吃多了東西,就會不舒服,總要吐出來一些。而這些被放出的粒子或電磁波與物質作用,會直接地或間接地使物質的原子發生電離,因此,我們把這種能產生電離的輻射稱為電離輻射,也就是我們平時所說的核輻射。

  電離輻射的能量在進入人體后,會引起生物大分子的電離,破壞人體的核酸、蛋白質、酶等具有生命功能的物質。也會作用于水,使水分子產生一系列輻射分解產物,這些產物多半都有著化學毒性。這是核輻射的主要害處。

  那么,怎么判斷電離輻射量的大小呢?當一個不穩定的原子核放出多余的能量,就會變成另一種穩定的元素。這個過程叫做衰變。而一定量的放射性元素的原子核有一半發生衰變時所需要的時間,就叫半衰期。從這兩個詞的定義可見,半衰期越短,單位時間內放出的輻射量就越大。

  我們都知道,鈾有兩種常見的同位素,鈾235和鈾238,反應堆中所使用的是鈾235,其半衰期7億年之久,鈾238半衰期則高達45億年。這也是為什么鈾235在自然環境中極為稀少,需要人工濃縮的原因——都自然衰變掉了。

  即便是鈾235,7億年之長的半衰期,帶來的也是幾乎可以忽略的放射性——接觸新制造的核燃料是無需防護的(我國使用的核燃料均為低濃度鈾燃料)。只有在反應堆中使用過的乏燃料才會產生大量的放射性,需要謹慎處理。街頭的群眾與其操心核燃料廠的污染,倒不如關心一下身邊機動車的尾氣問題。

某燃料廠工作人員手持核燃料芯塊

某國元首正在檢查新燃料

宜賓核燃料廠生產線

  二、核燃料工廠造什么?

  接下來,向各位介紹一下核燃料廠的產品,核燃料組件。

核燃料芯塊

  圖中就是核電廠一切能量的來源——核燃料芯塊。從圖中可見,燃料芯塊外觀呈圓柱形,大小和一節人指骨差不多。兩端為淺碟形,兩端外圓柱面上有倒角。做成這個奇怪形狀的原因是為了給反應堆運行時芯塊產生的軸向膨脹留出空間,減少燃料棒包殼破損的概率,同時也增大了容納裂變氣體的空腔體積。

  將燃料芯塊依次裝入鋯鈮合金管內,再充氦密封,就成為了燃料棒。

燃料棒結構示意圖

  再將幾百根燃料棒按照一定間隔排列并固定成一束,就成為了反應堆中所使用的燃料組件。燃料組件除了有幾百根燃料棒之外,還有控制棒導向管和測量儀表管,具體數量根據反應堆型號不同而不同。燃料棒在組件中由格架提供支撐、保護和固定。

組裝完畢的燃料組件

  三、核燃料工廠如何生產?

  介紹完了核燃料組件,就該輪到核燃料組件的制造流程了。燃料組件的制造基本上分為三個部分:

  1、化工純化及轉換生產二氧化鈾粉末:以八氧化三鈾為原料,經過萃取純化,與氨水反應生成重鈾酸銨,也就是俗稱的黃餅。再經過濾、洗滌、干燥,在高溫下與氫氣反應,分解還原為二氧化鈾粉末。再進行穩定化,即可生產出符合燃料技術條件的核純天然陶瓷級二氧化鈾粉末。如果用于壓水堆,還需要將黃餅轉化為六氟化鈾進行濃縮,隨后水解還原為二氧化鈾。

  2、二氧化鈾芯塊制備:以粉末制備部分提供的核純天然陶瓷級二氧化鈾粉末為原料,經填加硬脂酸鋅并混料后送入壓機壓制成一定密度和尺寸的生坯芯塊,再送入燒結爐進行高溫燒結使之變成陶瓷芯塊,隨后對其進行磨削、清洗、烘干,即可生產出合格的二氧化鈾芯塊。

  3、燃料棒、組件制造及零部件加工:用之前生產出的燃料芯塊制造出成品燃料組件,具體的加工過程在此不再贅述。

  核燃料生產流程可見,核燃料生產的大部分流程基本只是單純的機械加工,又如何能產生核污染呢?其余的污染也并非是人們草木皆兵的核污染,只是常見的化工污染而已——比起在江門盛行的造紙業,這點污染基本上可以忽略不計了,何況這兩者的監管措施根本就不是一個等級上的。江門人民與其擔心根本不存在的核泄漏,不如好好去查查造紙廠的排污口,想必對阻止“江門變肛門”(網民言論)有更大的幫助。筆者只是隨手一搜,就在網上找到了這樣的新聞:《廣東江門兩千污企8成無證 6千噸廢水日排西江》、《江門新會會城紫水河變黑水河 惡臭難忍》。

  四 核燃料工廠該離市區多遠?

  他山之石可以攻玉,我們來看看NRC(美國核管會)提供的美國核燃料工廠的位置:

美國主要核燃料設施的位置

  NRC在網頁上并未給出這些核燃料設施的具體位置,不過谷歌地圖是向所有人開放的……筆者就隨便挑兩個做例子吧。

  從地圖上可見,西屋公司的燃料廠就位于哥倫比亞的市郊,距離該市市中心僅有10英里(16公里)左右。美國鈾濃縮公司的鈾濃縮廠距離辛辛那提約85英里(135公里),距離哥倫布約65英里(100公里)。

  而在谷歌地圖上,江門核燃料廠所在的鶴山市址山鎮大營工業區,距離江門市約50公里,距離廣州市約100公里。當然,中美兩國情況不同,不能簡單等同。但是這也足夠說明一些問題了,不是么?

  最后,就以NRC對燃料制造廠安全性的官方陳述做結尾吧:

  Safety Concerns at Fabrication Plants (核燃料)制造廠的安全問題

  Chemical, radiological, and criticality hazards at fuel fabrication facilities are similar to hazards at enrichment plants. Most at risk from these hazards are the plant workers. These facilities generally pose a low risk to the public. (核燃料)制造廠的化學、放射性和臨界風險類似于(鈾)濃縮廠,大部分風險屬于工廠的工人,公眾冒的風險很低。

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