解秘核燃料基地

时间:2022-07-14 12:20:02  阅读:

CANDU-6 型重水堆核电燃料元件和AFA3G 压水堆核电燃料组件展示。图/ 受访者提供

中核北方核燃料元件有限公司有个人们更常用的代号——202厂,中国第一个核燃料生产基地。位于内蒙古包头市的东北部,距离市中心不到20分钟车程。

1982年,任永岗大学毕业后被分配到202厂工作。此前,这里是一片神秘之地,就连核燃料工厂的职工子弟都不了解父母的具体工作。任永岗在这里一干就是31年,如今已是总工程师。

从上世纪50年代建厂到上世纪90年代末,202厂负责满足国家军工核燃料需求,2000年以后,开始发展民用生产线,制造核电燃料元件。目前,全国核燃料生产厂只有两家,另一家是位于四川宜宾的812厂。

“人们往往谈核色变,一说到‘核’就想到原子弹,草木皆兵,”任永岗摇摇头,觉得有些遗憾,“中国不缺少核工业,但核与核工作者都被过于神秘化了。”

核燃料厂做什么

202厂共有约2600名员工,占地约8平方公里,共有4条生产线。

核燃料厂,顾名思义,是生产核燃料的工厂。核燃料的主要成分是铀,根据中子数量不同,分为铀235和铀238。铀经过铀矿勘探、采治,之后便被运输到核燃料厂,进行提纯转化、浓缩,然后制成核电厂需要的核反应堆。

沿着几十米的走廊走去,透过两侧巨大的玻璃窗,核燃料生产线的景象一目了然。大部分工作都是由形状各异的大型器械完成的,工人们只负责看管机器运转即可。

生产线上的核心是氧化铀芯块,它也是核电厂的能量核心。制成后的氧化铀芯块呈圆柱形,大小跟一节手指差不多。几百个氧化铀芯块叠加在一起,被装进大约四米长的合金管,就制成了燃料棒,几百根燃料棒按照一定间隔排列成一束,就成了反应堆中所需要的燃料组件。

“大家一听说核燃料,就会和原子弹联系起来,但实际上,为核电厂生产的核燃料,其主要成分铀235只占3%~5%,”任永岗说,“但要用于生产核武品,铀的浓度需要被提纯到90%以上。打个比方,核武器是烈性白酒,而我们生产的反应堆只是低度啤酒,白酒能燃烧,啤酒可灭火。”

核反应堆燃料从核燃料厂出来,一路被护送,前往核电站,到那里进行“由质量转为能量”的变化——核裂变反应。

核燃料厂的辐射有多可怕?

202厂工作人员都只穿着简单的工作服:长袖上衣、帽子手套。在生产线旁的工人们也是如此。

“难道核燃料厂没有辐射吗?”张文庆解释得最多的大概就是这个问题了。他是中国核燃料有限公司工程师,专门负责核燃料工厂的环保和安全。

“辐射存在于一切物体中,是亿万年来事物传递能量的一种方式。”他说,“自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波和粒子的形式,时刻不停地向外传送热量,这就是辐射。”物理学界以“毫希”作为衡量辐射的单位。

这些看不见的辐射,发生在人们生活中的许多细节。比如,全世界每人每年从天然放射性接受的辐射剂量平均2.4毫希;乘飞机在1万米高空飞行10小时,会受到0.05毫希的辐射;一天看两个小时电视,每年约受辐射0.01毫希~0.02毫希;每天抽20支烟,一年下来,受辐射量约为1毫希;一次X光胸透受辐射约1毫希;腹部扫描,每张切片辐射量是15毫希,每次检查做5至10张切片,即要经受75毫希~150毫希的辐射。

“人每天都在受辐射,只是量不同而已。”任永岗解释说,“例如紫外线、红外线和可见光辐射;微波、雷达波;电视和无线电波;X射线和γ射线……而且人体本身也是一个放射体,不断地辐射并接受照射。”

核辐射,即人们通常称的放射性,指物质中的原子核发生衰变后释放的能量,主要放射的是α、β和γ射线,前两个穿透力很小,只需要一张纸或者几毫米厚的铝片就能挡住。穿透力最强的是γ射线。

张文庆解释说,核燃料厂里的原料铀会产生一定的自然衰变,过程中会释放α粒子。不过,这种自然衰变的半衰期很长——铀238的半衰期约为44.7亿年,铀235则为7.04亿年。在这种缓慢的衰变过程中,所释放的辐射很低,距离一米处的辐射约为10微希~20微希/小时(1微希=0.001毫希)。

任永岗打比方说,如果把一磅铀装在口袋里,一年下来,所受的辐射与戴一块夜光手表差不多。张文庆补充说,人一次受照剂量小于100毫希,不会有任何影响,100至250毫希,不会观察到临床反应;250毫希以上会产生血液变化甚至损伤,大于60000毫希,则会引起严重放射病,甚至致死。

让核燃料厂不再“神秘”

全世界核电已有1万多堆·年(1堆·年相当于核电站的1个反应堆运行1年)的运行历史,发生过3次大事故——美国三里岛核电厂事故,前苏联切尔诺贝利事故,以及日本福岛核电厂事故。

不过,核燃料厂与核电厂有本质区别,不存在核爆炸的可能性,不只如此,核燃料厂的生产环境是“负压”环境,也没有“万一发生泄漏”的困扰。

生产废料的处理,在核燃料厂也有严密的管理,废气通过先进的设备吸收、过滤,检测合格后,才能排向大气。“所谓废料中都含有稀有而珍贵的铀,”张文庆说,“都是要回收处理,循环利用的。”

对于大多数人对核燃料厂的误解,任永岗很能理解,“核工业几十年下来,沟通是要经历过程的。”

202厂几乎从来没有接受过媒体采访,建厂后的很长时间,连生活区也不对外开放,直至最近几年,才渐渐接受外界参观。这使公众大多觉得核燃料厂过于“神秘”,以至于联想到“危险”。

任永岗觉得,需要在今后进行更多的交流,让人们了解我们做什么,进而了解更多的核知识。

“如果要在一座城市周边建一个核燃料厂,一个煤电厂,或是钢铁厂,可以想见,反对声最高的往往是核燃料厂。”任永岗说,“但事实上,核燃料厂的放射污染远不及钢铁厂,对环境的污染远不及煤电厂。”

地形因素是核燃料厂建址时考虑的重要因素,因为“容易造成极端事故”——比如福岛事件的导火索就是地震及海啸。202厂、812厂,都事先对地形和地理状况进行了大量考察和评估,多方面考虑了地震、洪水等地理地质灾害的影响。

过去五年多时间,张文庆一直参与江门项目立项的安全环保评估,来来回回,反复检查,相关报告送审达18次之多。

张文庆介绍说,世界各国之所以都在努力发展核能发电,因为这是迄今为止最有效的解决能源问题的方式。核电是清洁能源,相比于火电(火力发电,即利用煤、石油、天然气等燃料燃烧时产生的热能发电),核能发电也不会产生温室气体,可以减缓温室效应和酸雨的产生。而且核电能量密度高,燃料消耗小,受季节因素影响小,能够提供持久的能量。

“一座100万千瓦的火电厂,每年要烧掉约330万吨煤,但同样容量的核电站,一年只用30吨核燃料,用卡车运输,对环境的影响很小。”他说,“即使用人们担心的辐射做比较,在核电链中(即从采矿选矿到电站、运输、废物处理过程),核电对公众造成的集体辐射剂量仅为8.39人·希,而同样过程的煤电链,辐射量为420人·希。即相同发电能力的设施,核电量的辐射影响仅是火电链的2%。”

核电燃料元件焊接岗位。图/ 受访者提供

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