血清甘油三酯增高:海上核电站--核能博物馆＿中国科普博览

海上核电站

　　在碧蓝色辽阔的大西洋海面上，漂浮着一座比足球场还大的环形小岛。岛上高大的厂房隐约可见。……入夜，小岛灯火通明，宛若镶嵌在海上的串串明珠，十分引人注目。

　　这座鲜为人知的“小岛”是干什么用的呢？如果你知道它是一座海上核电站，一定会感到惊奇，也可能在脑海里出现不少小问号：核电站建在海上不污染海水吗？发出来的电又怎么送出去？建造海上核电站的投资比陆地上的高吗？实际上，为建造这种海上核电站，科学家们就为诸如此类的问题争论了近10年，最后在1982年12月美国原子核协调委员会才批准建造海上核电站的计划，并同意设计用于电站的核反应堆。

　　美国西屋电气公司负责设计这种漂浮在海上的核电站。它是在一个长130米、宽120米和深12米的铁制浮动箱上建造的小型核反应堆。浮动箱露出水面3米，而有9米处于水下。整个核电站重约16万吨，可以在深15米的浅海中漂浮。

　　核电站好像被围在一个环形岛上。其实，那是为了防止凶猛的海潮和巨大的海浪冲击核电站而设置的圆形防波堤。

　　这种防波堤造得非常坚固，是用1.7万多个像星状一样的钢筋混凝土堆桩垒成的，而且在堤的下面还有好多个长60米的混凝土沉箱作地基支承着。在堤上还建有水闸，以便海水进入核电站周围，作为反应堆工作时的冷却用水。但当大型油轮高速驶近核电站附近的海面，或者特别大的海潮来临时，必须将闸门关上。

　　海上核电站可先在海港内建造，然后用大轮船像拖驳船一样拖向离海岸不远的浅海区，或者海湾附近。电站发出的强大电力，可通过海底电缆与岸上的电网接通。

　　有人可能担心核反应堆会将带放射性的物质排入海水，影响水中生物和人类的生存与安全。其实，这种忧虑是多余的，因为海上核电站和陆地上的核电站一样，都有专门的废水、废料处理措施和办法，绝不会把带放射性物质的废水直接排入海水中。从世界上第一座核电站的建立到现在的几十年历史，有力地证明了不论是陆地上的核电站或是建造在海上的核电站，都没有出现这种污染现象。与此相反，由于建有较高大的防波堤，能引来鱼、虾回游，便于海洋生物的养殖和捕捞。

　　在海上建造核电站的一个重要的优点是，造价要比陆地上的核电站低。这一点是很吸引人的，因为在同样的投资条件下可以建造更多的核电站。

　　海上核电站的另一个长处是，在选核电站地址时，不像在陆地上那样要考虑地震、地质等条件，以及是否在居民稠密区等各种情况的影响，而且选择的余地大。

　　这种核电站还有一个独特的优点是，海上的工作条件几乎到处都一样，不存在陆地上那种“因地而异”的种种问题。这样，就可以使整个核电站像加工产品一样，按标准化的要求进行制造。结果，建造出的核电站全都模样相同，像多胞胎的兄弟一样。因而，能像工业上的流水线作业方式来制造一批核电站，既简化了生产过程，又方便了使用，而且还可大大降低建造成本，缩短建造的时间。

　　现在，人们对这种灵活方便的海上核电站已从怀疑、忧虑转变到发生兴趣，特别是像英国、日本、新西兰等岛国，陆地面积适宜建造核电站的地方少，而海岸线却很长，就可充分利用这一优势，大力发展海上核电站，使辽阔的海面上镶嵌更多、更大的明珠！ 海底核电站　　人们已经在陆地上建造了几百座核电站，后来又在海上建立起核电站，现在又要将“神火”引向龙宫，建立海底核电站。这可是在“龙王”头上动土的新奇事，没有点勇气和胆略是不行的。

　　海底核电站并不是人们凭空想出来的。它是随着海洋石油开采不断向深海海底发展而提出的一项大胆设想，实际上也是远见卓识的创新。

　　要勘探和开采海底，特别是五、六百米以上深海海底的石油和天然气，需要从陆地上的发电站向海洋采油平台远距离供电。为此，就要通过很长的海底电缆将电输送过去。这不仅技术上要求很高，而且要花费大量的资金。如果在采油平台的海底附近建造海底核电站，就可轻而易举地将富足的电力送往采油平台，而且还可为其他远洋作业设施提供廉价的电源。

　　海底核电站在发电原理上和陆地上的核电站是一样的，都是利用核燃料在裂变过程中产生的热量将冷却的水（或其他液体）加热，使它变成高压蒸汽，再去推动汽轮发电机发电。但是，海底核电站的工作条件要比陆地上的核电站苛刻得多。

　　首先，海底核电站的各个零、部件要能承受住几百米深的海水所施加的巨大压力；其次要求所有设备滴水不漏，密封性好，并能耐海水腐蚀。因此，海底核电站所用的反应堆都安装在耐压的堆舱里，汽轮发电机则密封在耐压舱内。而堆舱和耐压舱都固定在一个大的平台上。

　　考虑到安装方便，海底核电站可在海面上进行安装。安装完工后，将整个核电站和固定平台一起沉入海底，坐落在预先铺好的海底地基上。

　　当核电站在海底连续运行数年以后，像潜水艇一样可将它再浮出海面，以便由海轮拖到附近海滨基地进行检修和更换堆料。

　　美国最先开始研究海底核电站。早在1974年，美国原子能委员会就提出了发电容量为3000干瓦的海底发电站的设计方案。这座海底发电站包括反应堆、发电机、主管道、废热交换器、沉箱等五大部分。它采用的是一种安全性非常好的铀氢化锆反应堆。

　　这种反应堆的特殊之处就在于它的发电能力在极短的时间内能由零迅速上升到几百万千瓦，以后又自动迅速地降落下来。所以，人们将这种反应堆叫做脉冲反应堆、意思是说，它像那汽车转弯的指示灯，一闪一闪地变化很快。别看脉冲反应堆这么一升一降，可它的发电能力大为提高。就以这座发电站来说，它在稳定时的发电能力虽然只有3000千瓦，可是其脉冲发电能力最高可达600万千瓦，是原来的2000倍。

　　核反应堆用的冷却剂，是取用方便的海水。整个核电站在海底安全运行四年后，浮出水面，进行换料检修，然后再沉入海底继续使用。

　　英国研究海底核电站也较早，是在70年代初期“石油危机”后开始研制试验的。1978年，为了开采海底石油，英国几家公司联合提出了海底核电站的设计方案。

　　它与美国的海底核电站的主要区别是，装置了两座反应堆舱。这样，在一座反应堆停堆换料或检修时，另一堆可照常供电，保证采油平台连续用电的需要。反应堆安置在长60米、直径为10米的耐压舱内，而耐压舱可在500米深的海底长期稳定工作。

　　耐压舱的外壳是用双层5至7厘米厚的钢板制成的，中间灌注混凝土，其厚度为0.5至1.5米并随水深而增大。汽轮发电机共装备了3台，也分别密封在耐压舱内，以确保电气供应的需要。地下核电站　　1986年，前苏联切尔诺贝利核电站发生事故以后，核电站设计专家们为提高核电站的安全系数，进行了深入的调查研究。其中有一个研究方向是探讨地下核电站的可行性。结果表明，地下核电站比地上核电站更为安全，并且经济和技术上都是可行的。

　　前苏联核电站反应堆的防护罩只有1.6米厚，反应堆内的熔融核燃料一旦逸出而压到罩壁上，不到1小时就会把罩烧毁。在新的“核电站－88”设计中，防护罩也只能耐受4.6个大气压的内部压力，电缆、管道等也只能耐受8个大气压，而在反应堆核燃料熔融事故中蒸汽与氢的爆炸会产生高达13～15个大气压的压力。所以，在未能设计出“绝对安全的反应堆”之前，应将核电站建在地下。目前所说的地下核电站，是把反应堆和控制系统建在石质或半石质地层中的中小型核电站。

　　据分析，这种地下核电站至少可保证运营中不危害周围环境，不发生切尔诺贝利核电站那种浩劫式的事故后果，而且便于封存寿终正寝的反应堆，减轻地震对核电站的影响。此外，把核电站转入地下还可以使核电站的建设得以在现有技术水平上得到发展，而无须等到“绝对安全”的核电站设计问世之后再发展核电事业。

　　据分析，把4个机组的1000兆瓦核电站反应堆和控制系统建在50米深的地下，建筑费用只增加 11～15%，但如果把关闭核电站所需费用算进去，那么地下核电站的造价比地上的还低。太空中的核电站

　　1978年1月24日，前苏联军用卫星“宇宙954”号因控制机构失灵而坠入大气层，变成许多小碎片，散落在加拿大的西北部地区。加拿大政府就此向前苏联提出抗议，并要求赔偿损失。国外一些报刊也就此纷纷发表评论。

　　怎么卫星坠毁于他国，竟引起抗议和纠纷呢？原来在前苏联这颗军用卫星上装有核反应堆，卫星失事后变成碎片散落在地面上，就会产生污染。人们由此知道，核反应堆已被搬上太空，成为当时超级大国争夺空间的重要工具。

　　其实，美国在这方面也毫不示弱。早在1965年，它就发射了一颗装有核反应堆的卫星。

　　将核反应堆装在卫星上，主要是用它提供重量轻、性能可靠、使用寿命长和成本较低的电能。

　　在卫星上装有各种电子设备，包括电子计算机、自动控制装置、通信联络机构、电视摄像和发送系统等，都需要使用大量可靠的电能。对于用来探测火星、木星等星体的行星际飞行器，配备的电子设备就更多更复杂，而且来回航程就要数年至十几年。在此期间，还要与地球保持不断的联系，因此，这种太空飞行器上所用的电源，就要求容量更大，性能更加可靠。

　　为了满足太空卫星和飞行器的用电要求，人们进行了各种试验研究。

　　60年代初期，首先在卫星和太空飞行器上使用了燃料电池。这种电池和普通化学电池（即干电池）不同，它实际上是一种发电设备。只要向电池中不断地注入反应物质（流体）。排出反应的产物，燃料电池就能长期连续地进行工作。

　　通常广泛采用的是氢－氧燃料电池。由于这种燃料电池是一种把燃料具有的化学能，也就是氢－氧燃料的燃烧热能连续而直接地转变成电能，没有作机械运动的零部件，所以它的工作稳定可靠。不仅如此，它除了能得到需要的电能外，还可以得到与燃料的消耗量相同的水。这种水经过净化以后就可供人饮用。这对太空飞行器来说，是一种宝贵的副产品。美国的“阿波罗”飞船登上月球，就采用了氢－氧燃料电池。但是，燃料电池的成本高，使用寿命最长为几十天，不能满足长期使用的要求。

　　堪称空间电源大力士的核反应堆，其电容量从500瓦至几千瓦，甚至可高达百万瓦。在这种情况下，对于要求电源容量越来越大的一些太空飞行器来说，就理所当然地选用核反应堆作电源了。

　　太空核反应堆在工作原理上与陆地上的核反应堆基本一样，只是前者由于在太空飞行中使用，要求反应堆体积小，轻便实用。为此，太空核反应堆所用的燃料是纯铀－235。这种核反应堆连同控制装置，大约像2千克重的小西瓜那么大。反应堆运行时产生的热量，一般用以下两种办法转换成电能：一种办法是，将装有液态金属（如水银或钾钠合金）的管子从反应堆中通过，液态金属就吸收热量变成蒸气，来推动汽轮发电机发电。它的优点是，能量转换效率高，可达30%。缺点是，汽轮机的转速很高，达到每分钟1万转，这在空间飞行无人维修的情况下，很难做到长期安全运行。因此，这种办法未能得到实际使用。另一种方法是，以热电偶或热离子方式发电。它不需要转速很高的汽轮机，所以使用简便，可以长期稳定地发电。但热电偶的转换效率只有2%，绝大多数热量都浪费掉了。而热离子转换效率比热电偶高得多，是很有发展前途的一种换能方法。

　　热离子换能是利用热离子二极管来完成。它是将热离子二极管的发射极（阴极）紧靠着反应堆中的燃料元件。当核裂变产生的热量将发射极加热到1500～2000℃的高温时，发射极中的自由电子就得到足够的能量而飞出。这时二极管的收集极（阳极）就将电子收集起来，结果在阳极和阴极之间形成通路，产生了电流。

　　太空核反应堆不仅用作空间飞行器和卫星的主要能源，而且还是未来用于考察和开采月球矿藏的理想电源。在人类征服宇宙空间的伟大事业中，空间核反应堆无疑将是最得力的助手之一。