Kernkraftwerke, die Erdbeben der Stärke 9 und Flugzeugkollisionen standhalten, hergestellt in China!丨Technologie eines großen Landes

Chinas „Himmelsauge“, das Raumschiff Shenzhou, die „Nachrichtenübertragung“ Mozi, der Hochgeschwindigkeitszug, das Beidou-Netzwerk, ein Supercomputer, der „seine Leistungsfähigkeit unter Beweis stellt“, der Erstflug eines großen Flugzeugs, ein im Inland hergestellter Flugzeugträger und ein Flugzeug der fünften Generation … Von 2012 bis 2022, in den zehn Jahren seit dem 18. Nationalkongress der Kommunistischen Partei Chinas, hat das chinesische Volk unzählige aufregende wissenschaftliche und technologische Errungenschaften erzielt. Chinas Traum, ein mächtiges Land zu werden, das „mit der Welt gleichzieht“, hat einen historischen Sprung gemacht.

Anlässlich des 73. Geburtstags der Volksrepublik China hat das Digital Beijing Science Center für unser Publikum die bemerkenswerten wissenschaftlichen und technologischen Fortschritte seit dem 18. Nationalkongress der Kommunistischen Partei Chinas zusammengestellt und eine Reihe besonderer Bilder und Texte mit dem Titel „Wissenschaft und Technologie einer Großmacht – Zehn Jahre großer Veränderungen und technologischer Aufschwung“ vorgestellt, in der wir gemeinsam mit allen die wissenschaftlichen und technologischen Errungenschaften Revue passieren lassen, die unser großartiges Vaterland im letzten Jahrzehnt unter der Führung der Partei erzielt hat.

Prüfungsexperte: Wang Peng

Leitender Direktor der Abteilung für Öffentlichkeitsarbeit von China Nuclear Engineering

Haben Sie schon einmal ein Atomkraftwerk gesehen?

In den Medien werden beispielsweise in Berichten über den Atomunfall von Fukushima Atomkraftwerke vor die Kamera gestellt, sodass die Menschen sie deutlich sehen, als stünden sie direkt vor ihnen. in Wirklichkeit haben nur wenige Menschen die Erhabenheit der Atomkraftwerke gesehen, und noch weniger Menschen wissen von ihnen und haben das Gefühl, dass sie sehr weit davon entfernt sind.

Tatsächlich könnten Kernkraftwerke Ihr Leben bereits im Stillen verbessert haben und möglicherweise sogar weniger als 160 Kilometer von Ihnen entfernt sein.

Kernkraftwerk Qinshan Quelle: Wikipedia

Ende letzten Jahres waren in China 51 Kernkraftwerke mit einer installierten Gesamtleistung von 53,275 Millionen Kilowattstunden ans Netz angeschlossen. Damit liegt China weltweit nur noch hinter den USA und Frankreich. Gleichzeitig baut China weiterhin 20 Kernkraftwerke mit einer installierten Gesamtleistung von 21,429 Millionen Kilowattstunden und liegt damit weltweit an erster Stelle.

Wenn der gesamte Stromverbrauch der Bevölkerung im ganzen Land im Jahr 2021 100 kWh beträgt, dann wurden 4,8 kWh davon durch Kernkraftwerke erzeugt.

Im vergangenen Jahr betrug die Stromerzeugung aus Kernenergie in China insgesamt 40,7141 Millionen Kilowattstunden und erforderte dafür lediglich etwa 1.160 Tonnen Kernbrennstoff. Würde man zur Stromerzeugung auf die Verbrennung herkömmlicher Kohle umsteigen, wären dafür etwa 116 Millionen Tonnen erforderlich, und es wären 1,45 Millionen offene Kohle-LKWs mit einer Ladekapazität von 80 Tonnen nötig. Wie lange dauert das? Befindet sich das Heck des Autos in Wangfujing, Peking, dann kann die Vorderseite des Autos direkt auf dem Rasen des Weißen Hauses in den USA geparkt werden.

Durch die Verbrennung dieser großen Kohlemengen werden 300 Millionen Tonnen Kohlendioxid freigesetzt. Wenn für den Transport auch Züge nötig wären, würde ein so langer Zug ausreichen, um den Äquator zu umrunden!

Noch überraschender ist, dass möglicherweise ganz in Ihrer Nähe ein Atomkraftwerk gebaut wird. Wie weit ist das Kernkraftwerk Qinshan in Luftlinie von Shanghai entfernt? 45 km. Warum kann das Kernkraftwerk Daya Bay Shenzhen und Hongkong problemlos mit Strom versorgen? Denn von diesen beiden hochentwickelten Regionen ist es nur 40–50 Kilometer entfernt.

Quelle des Kernkraftwerks Daya Bay (Kernkraft)

Der Grund, warum Sie sie nicht entdecken können, ist, dass sie leise und sicher genug sind .

Wo ist das Atomkraftwerk „versteckt“?

Kernkraftwerke verwenden üblicherweise spaltbare Nuklide wie Uran oder Plutonium als Brennstoff, wodurch sie im Reaktor eine sich selbst erhaltende Kettenreaktion auslösen und die dabei freigesetzte Energie in Elektrizität umwandeln.

Dieser Vorgang klingt einfach, seine Umsetzung ist jedoch technisch äußerst komplex. In Verbindung mit den komplexen vor- und nachgelagerten unterstützenden Industrieketten nimmt die Kernenergie in allen aktuellen Energiesystemen eine Spitzenposition ein.

Gleichzeitig ist die Kernenergie zu einem wichtigen Entwicklungsgebiet für saubere Energie geworden, das weltweite Aufmerksamkeit erregt, da sie eine hochwertige, effiziente und saubere Energiequelle darstellt und das pro Einheit erzeugte Kohlenstoffäquivalent nur halb so hoch ist wie bei Windkraft, ein Zehntel der Wasserkraft und ein Drittel der Photovoltaik. Sie gilt als grundlegende Energiequelle für eine stabile Stromversorgung im Stromnetz, also als Grundlaststrom.

Neutrino-Versuchsgerät im Kernreaktor des Kernkraftwerks Daya Bay Quelle: Wikipedia

Da die Kernenergie zur Stromerzeugung auf radioaktive Substanzen angewiesen ist, lässt sich jedoch nicht leugnen, dass es im Falle einer Naturkatastrophe, einer von Menschen verursachten Katastrophe oder eines nuklearen Lecks zu verheerenden Folgen kommen wird. Daher besteht einerseits eine Besorgnis der Bevölkerung über den Bau und Betrieb von Kernkraftwerken, andererseits sind die Anforderungen und Erwartungen an die Sicherheit von Kernkraftwerken gestiegen.

Einer der wichtigsten Aspekte zur Gewährleistung der Sicherheit eines Kernkraftwerks ist die Wahl eines geeigneten Baustandorts .

Obwohl beim Bau eines Kernkraftwerks weder die Kohleressourcen noch die Transportbedingungen wie beim Bau eines Wärmekraftwerks berücksichtigt werden müssen und auch keine riesigen Flächen oder besonderen natürlichen Bedingungen wie bei der Stromerzeugung durch Windkraft oder Photovoltaik erforderlich sind, gibt es dennoch viele Faktoren, die berücksichtigt werden müssen.

Erstens sollte es abgelegen genug sein , insbesondere weit entfernt von großen Städten, damit im Falle eines Unfalls die Verluste nicht zu groß werden.

Zweitens sollte es nicht zu abgelegen sein , jedenfalls nicht zu weit weg von der Stadt, aus der der Großteil der Elektrizität stammt, sonst wird es unwirtschaftlich.

Zweitens sollten die geografische Umgebung und die geologische Struktur stabil sein und die Umgebung sollte nicht anfällig für Gebirgsbäche und Schlammlawinen sein. Das Gelände sollte möglichst hoch und offen sein, damit es nicht so leicht durch Grundwasser aufgewühlt wird und auch die Abgasableitung begünstigt.

Schließlich ist es am besten, sich möglichst nah an einer Wasserquelle aufzuhalten , etwa dem Meer oder einem Fluss. Dies ist nicht nur für den Normalbetrieb des Kernkraftwerks notwendig, sondern bietet auch bessere Voraussetzungen für das Krisenmanagement.

Nachdem Sie den idealen Fabrikstandort gefunden haben, ist es an der Zeit, sich mit der wichtigsten Frage zu befassen.

Welche Art von Kernkraftwerk ist das sicherste?

Natürlich gilt: Je fortschrittlicher, desto sicherer, wie beispielsweise Kernkraftwerke, die Kernkrafttechnologie der dritten Generation nutzen!

Der Bau der weltweit ersten Generation von Kernkraftwerken begann in der Sowjetunion und den Vereinigten Staaten. Im Jahr 1954 baute die Sowjetunion das erste Kernkraftwerk der Welt, allerdings war es von kleiner Größe und wurde hauptsächlich für experimentelle Forschung genutzt. Nur drei Jahre später bauten auch die USA ein eigenes Atomkraftwerk.

Nachdem Länder wie Kanada und Großbritannien die Machbarkeit der Kernenergie erkannt hatten, zogen sie rasch nach und begannen mit der Entwicklung der Kernenergieindustrie.

Von den 1970er Jahren bis zum Ende des Jahrhunderts begannen die USA, Russland, Frankreich, Japan, Kanada und andere Länder nach vorläufigen Überprüfungen der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit von Kernkraftwerken mit der Entwicklung und dem Bau kommerzieller Reaktoren der zweiten Generation im großen Maßstab, um sie stärker zu standardisieren. Die Entwicklung der Atomkraft hat weltweit einen Höhepunkt erreicht.

China begann in den 1980er Jahren mit der Entwicklung von Kernkraftwerken. Einerseits basierte es auf der großen technischen Stärke, die bei der Entwicklung von Kernreaktoren für Atom-U-Boote angesammelt worden war. Andererseits gelang es dem Land, ausgereifte Kernenergietechnologien aus den USA, Frankreich und anderen Ländern einzuführen, zu verarbeiten und weiterzuentwickeln sowie Schwierigkeiten und Hindernisse zu überwinden. Es dauerte fast 30 Jahre , bis endlich ein Weg für eine unabhängige, fortschrittliche und effiziente Forschung, Entwicklung und Anwendung der Kernenergietechnologie mit weltweit führenden Sicherheitsniveaus für Kernkraftwerke geebnet wurde und das Ziel erreicht wurde, in der Kernenergietechnologie der dritten Generation zu den alten Kernenergiemächten aufzuschließen.

Der neue „Sarkophag“, der 2017 nach dem Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl installiert wurde. Quelle: Wikipedia

Seit den 1970er Jahren haben die Menschen schwere und tragische Unfälle erlebt, wie etwa im Kernkraftwerk Three Mile Island, im Kernkraftwerk Tschernobyl und im Kernkraftwerk Fukushima. Im Vergleich zur zweiten Generation konzentriert sich die dritte Generation der Kernenergietechnologie auf die Verbesserung der Sicherheit von Kernkraftwerken und stellt gleichzeitig höhere Anforderungen an die Leistungsindikatoren und die Wirtschaftlichkeit von Kernkraftwerksblöcken.

„Hualong One“ aus meinem Land ist mit unabhängigen Rechten am geistigen Eigentum ein herausragender Vertreter der Kernkrafttechnologie der dritten Generation.

Wie sicher ist der Hualong One?

„Hualong One“ hat hervorragende Gene.

Die China National Nuclear Corporation und die China General Nuclear Power Group Corporation haben auf der Grundlage langfristiger unabhängiger Forschung und Entwicklung Kernkrafttechnologien aus den USA bzw. Frankreich eingeführt und zwei Kernkraftwerkstechnologien entwickelt und geschaffen: ACP1000 und ACPR1000+. Später integrierten und verbesserten sie beides und schufen „Hualong One“, eine international anerkannte Kernkrafttechnologie der dritten Generation mit unabhängigen geistigen Eigentumsrechten und einer unabhängigen Marke.

Luftbild des Kernkraftwerks Fuqing im Januar 2021. Quelle: Xinhuanet

Derzeit hat die Einheit „Hualong One“ nicht nur die Lokalisierung des Großteils ihrer Kernausrüstung mit einer Gesamtlokalisierungsrate von 88 % erreicht, sondern wird auch von Experten internationaler Organisationen hinsichtlich Sicherheitsdesign und innovativem Design als ausreichend ausgereift und zuverlässig angesehen.

„Hualong One“ setzt das Prinzip der nuklearen Sicherheitsverteidigung umfassend um und entwickelt mehrere Sicherheitsschutzsysteme:

Zunächst wird die für die Kernkraftwerke meines Landes vorgesehene Standard-Sicherheitsbarriere implementiert: Kernblöcke aus Urandioxidkeramik sperren radioaktive Stoffe ein, Brennstoffummantelungen aus Zirkoniumlegierungen blockieren zusätzlich radioaktive Stoffe, ein 20 Zentimeter dicker Stahldruckbehälter umschließt den Kern und ein 1,3 Meter dickes Anlagengebäude aus Stahlbeton ist mit einer 6 Millimeter dicken Stahlauskleidung ausgekleidet, die einen Sicherheitsbehälter bildet.

„Hualong One“ verfügt außerdem über ein einzigartiges doppelschichtiges Sicherheitskonzept, bei dem die innere Schicht die Verbreitung radioaktiver Stoffe verhindert und die äußere Schicht äußeren Stößen standhält, wie sie beispielsweise bei Kollisionen von Verkehrsflugzeugen auftreten.

Das Modell „Hualong One“ auf dem Float Quelle: China Nuclear Industry News

Darüber hinaus sind auch die aktiven und passiven Sicherheitssysteme ein Highlight, d. h., die Sicherheitsfunktion kann nicht nur durch einen externen Kraftantrieb realisiert werden, sondern es können auch natürliche Antriebskräfte wie Schwerkraft, Temperaturunterschiede, Dichteunterschiede usw. passiv genutzt werden, um Flüssigkeitsströmungen und Wärmeübertragungen zu realisieren und Sicherheitsfunktionen zu realisieren.

„Hualong One“ verfügt über eine besonders erhöhte Erdbebensicherheit und kann Erdbeben der Stärke 9 standhalten. Durch die stärker verteilte Einzelkaminanordnung der Fabrikgebäude kann zudem das Risiko konzentrierter Geräteausfälle durch Feuer, Überschwemmungen usw. wirksam verringert werden. Im Vergleich zum Kerndesign mit 157 Brennelementen, das in herkömmlichen Kernkraftwerken üblicherweise verwendet wird, steigern die innovativen 177 Gruppen von 12 Fuß großen Brennelementen nicht nur die Leistung des Stromerzeugungskamins, sondern verringern auch die Leistungsdichte im Kern und verbessern so die Betriebssicherheit.

Mithilfe mehrerer Sicherheitsmaßnahmen kann Hualong One sicherstellen, dass der Unfall auch ohne Eingreifen des Bedieners innerhalb von 30 Minuten nach dem Unfall nicht eskaliert, und den Unfall innerhalb von 72 Stunden nach dem Unfall ohne externe Hilfe bewältigen. Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit wurde die geplante Lebensdauer des Kraftwerks von 40 auf 60 Jahre erhöht, während die Kernbrennstoffwechselzeit vom üblichen 1 Jahr auf 1,5 Jahre verlängert wurde.

Am 25. März 2022 wurde die zweite Einheit des Demonstrationsprojekts „Hualong One“, das Kernkraftwerk Fuqing 6, offiziell in den kommerziellen Betrieb genommen. Dies markiert die vollständige Fertigstellung und Inbetriebnahme des Demonstrationsprojekts „Hualong One“. Gleichzeitig hat sich Hualong One auch in Zhangzhou, Fujian, Fangchenggang, Guangxi, Changjiang, Hainan und anderen Orten niedergelassen. Die Zahl der in Betrieb befindlichen und im Bau befindlichen Einheiten hat 10 überschritten, was ebenfalls ein Mikrokosmos des Massenbaus in China ist. Als eine der international vielversprechendsten Kernkrafttechnologien der dritten Generation hat „Hualong One“ den Weg ins Ausland gefunden und in Ländern wie Pakistan und der Türkei ein Zeichen der freundschaftlichen Zusammenarbeit hinterlassen.

Tatsächlich beherrscht China nicht nur die Kernkrafttechnologie der dritten Generation „Hualong One“, sondern auch den extrem leistungsstarken CAP1400 . Das Unternehmen hat nicht nur Durchbrüche bei der Technologie von Leichtwasserreaktoren der dritten Generation und gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren erzielt, sondern nimmt auch eine führende Position in der Forschung zu bleigekühlten Schnellreaktoren der vierten Generation, natriumgekühlten Schnellreaktoren, Flüssigsalzreaktoren und anderen technischen Bereichen ein.

Als normale Menschen müssen wir uns nicht die Mühe machen, die Vor- und Nachteile dieser „Stapel“ herauszufinden oder uns über die Risiken Gedanken zu machen. Wir müssen lediglich genügend Vertrauen in die Entwicklung der Atomkraft in meinem Land haben und unser Leben in Frieden leben. Während wir die saubere Energie genießen, die uns die Kernenergie liefert, sollten wir den Pionieren und Nachfolgern auf dem Gebiet der Kernenergie genügend Respekt entgegenbringen und stolz auf sie sein!