64科技视界Science&TechnologyVisionF新技术应用NewTechnologyApplication核电厂为什么担心停电◎张明（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川成都610213）在近期俄乌冲突中，扎波罗热核电厂附近的战斗导致核电厂失去外部电源供应，这引起了国际原子能机构的高度关注，称这可能会将核电厂至于危险境地。有人可能会问，核电厂本身是一种发电的工厂，为什么核电厂却担心停电？这就要从核电厂的运行原理说起。核电厂与火电厂在发电的原理上基本一样，都是将水加热产生蒸汽，推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电。两者的差异主要是能量来源不同，常规火电厂是利用煤炭、天然气等化石燃料的燃烧释放热量，而核电厂主要是利用核燃料的裂变反应释放热量。所谓裂变反应就是指一个重原子核（如铀235）经过中子轰击分裂为两个或多个轻原子核，在分裂的过程中会释放出巨大的热量，同时还会释放出2~3个中子，释放出的中子会继续轰击原子核引发裂变发应，这样裂变反应就会一直持续下去，这就是所谓链式裂变反应。由于每次裂变产生2~3个中子，如果这些中子全部能够引发裂变发应，则裂变反应将会越来越多、最终失去控制。因此，在核电厂中通过设置控制棒或添加化学补偿毒物来控制中子数量，使中子的产生与消耗刚好相等，即临界状态，这样就可以维持反应堆处于一个稳定的状态。重原子核经过中子轰击分裂形成的轻原子核通常处于不稳定状态，这些不稳定的原子核会发生衰变，原子核的衰变也会释放热量，这部分热量通常称为衰变热。在反应堆正常运行中，裂变反应产生的热量约占总功率的93%，衰变热约占7%。虽然正常运行时衰变热占比不高，但如果核电厂发生事故反应堆紧急停堆后，裂变反应会快速减少，在0.5h后裂变反应产生的热量就会低到可以忽略的程度，但衰变热的降低则慢得多。正常运行时，衰变热约占总功率的7%，在反应堆停堆2h后降低到约1%，停堆1d后约为0.5%，停堆1个月后约为0.1%。对一个百万千瓦级的核电厂来说，反应堆热功率约为3000MW，反应堆停堆1d后堆芯的衰变热仍有约15MW，带走这些热量每小时约需要20m3的水。核电厂正常运行时需要大量的系统设备运转来维持，这些设备大部分是用电设备，正常运行时核电厂发电机发出的电一部分输送到电网，还有一部分用于维持电厂自身系统设备的运行。如果厂内或厂外电网故障导致核电厂失电，反应堆将会紧急停堆，正如前面提到反应堆停堆后仍然会有大量衰变热产生。为了保证反应堆的安全，必须将这部...
