Was würden Sie sehen, wenn Sie 300 Atomkraftwerke abbauen würden?

2022

Der erste künstliche Kernreaktor der Welt

80. Jahrestag

Dieser Artikel wurde speziell vom Planet Research Institute erstellt

Ich hoffe, dies beantwortet Ihre Fragen zur Kernenergie.

Seit der Geburt der Menschheit

Wir haben nie aufgehört, Energie zu erforschen.

Kohle, Öl, Erdgas, Solarenergie, Windenergie

Das Fazit

Vom Menschen genutzte Energie

Fast alles von der Sonne

(Offshore-Windpark bei Sonnenaufgang, fotografiert auf der Insel Haiwangjiu, Dalian, Liaoning, Fotograf @NoOneXiaodong)

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Es gibt jedoch eine Ausnahme

Es wird wirklich von Menschen unabhängig gemeistert

Großartige Technologie zur Energieerzeugung

Es ist so toll

Sogar die Sonne selbst kann erschaffen werden

Es ist

Kernenergie

(Das Gerät zur kontrollierten Kernfusion kann die gleiche Kernfusionsreaktion wie die Sonne erzeugen, auch bekannt als „künstliche Sonne“, Karte von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Manche Leute bewundern es

Lauf

Manche Menschen fürchten es

Fast blass bei der Erwähnung von

Ein Blick auf die gesamte Energiegeschichte

Keine Energiequelle ist effizienter als diese

Aber es scheint, dass keine Energiequelle "gefährlicher" sein kann als sie

(Am 24. April 2010 beteiligten sich Medienberichten zufolge insgesamt 120.000 Menschen an einem „Anti-Atomkraft“-Marsch in der Nähe des Atomkraftwerks Brokdorf in Deutschland; die Warteschlange war 120 Kilometer lang. Bildquelle: @People's Vision)

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Eigentlich

Die meisten Leute verstehen es nicht

Einseitige Wahrnehmung

Dies hat heute eine sehr widersprüchliche Realität geschaffen.

Also

Was ist das wahre Gesicht der Kernenergie?

Um diese Energie zu nutzen

Was haben wir alle durchgemacht?

01

Erste Bekanntschaft

1945

Begleitet von einem lauten Knall

Ein zehntausend Meter hoher Atompilz stieg in den Himmel

Hiroshima, Japan, wurde sofort in ein Feuermeer verwandelt

Die erste im Kampf eingesetzte Atombombe wird gezündet

Kernenergie

Zum ersten Mal zeigte es der Welt seine beispiellose Macht.

(Der Atombombenabwurf auf Hiroshima erzeugte einen riesigen Atompilz, Bildquelle @Wikimedia Commons)

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Die von dieser Atombombe freigesetzte Energie

Entspricht einem Erdbeben der Stärke 6

Gebäude im Umkreis von sieben Kilometern um das Explosionszentrum wurden schwer beschädigt.

Die Verlustrate lag bei bis zu 53 %.

Aber unter ihnen

Weniger als 1 kg Kraftstoff reagierte

Dieser spezielle Kraftstoff

Es heißt "Uran"

(Uranelement und Uranerz, Bildquelle @Visual China, Karte @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Vom Anfang der Erde

Uran ist bereits entstanden

Es verbindet sich mit verschiedenen Elementen zu Mineralien

Präsentiert oft brillante Farben

Daher wurde es einst sogar als Farbstoff verwendet

Wird zur Herstellung exquisiter Utensilien verwendet

(Uranglasprodukte aus dem 19. Jahrhundert, Bildquelle @Visual China, Karte @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Jedoch

Unter der schönen Fassade

Es gibt eine andere unsichtbare "Farbe"

Es wurde erst 1896 entdeckt.

Als schwerstes Element der Natur

Uranatome sind nicht stabil

Sein Kern verwandelt sich automatisch in einen anderen

Kleinere, stabilere Atomkerne

Dieser Vorgang wird „Zerfall“ genannt.

Der Zerfall setzt Wärme und verschiedene Strahlungen frei

Daher wird diese Eigenschaft auch als „Radioaktivität“ bezeichnet.

Im Vergleich zur Freisetzung von Strahlung

Umwandlung zwischen verschiedenen Elementen durch Zerfall

Für Menschen, die „Stein in Gold verwandeln“ wollen

Deutlich attraktiver

Jedoch

Die Zeit, die benötigt wird, bis sich die Anzahl der Atome halbiert hat

Die sogenannte "Halbwertszeit"

Hunderte Millionen Jahre

Steine ​​im großen Stil allein durch natürlichen Verfall in Gold verwandeln

Immer noch ein unrealistischer Traum

(Uran-235-Zerfall und Halbwertszeit einiger Elemente, Karte von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Die Menschen müssen andere Wege finden

Vervollständigen Sie die Transformation von Atomen

Die am häufigsten verwendeten

Mithilfe eines winzigen Teilchens, das den Atomkern bildet

Neutron

Als "Kanonenkugel" zum Beschuss von Atomkernen

Teilt es in zwei neue Kerne

Erreichen der "Spaltung"

Noch wichtiger

Es brachte uns auch eine unerwartete "Überraschung"

Nach der Spaltung nimmt die Masse des Kerns ab

Wie Einsteins Masse-Energie-Gleichung zeigt,

Diese reduzierte Masse wird direkt in Energie umgewandelt

(Diagramm der Kernspaltungsreaktion, gezeichnet von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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In dieser berühmten Gleichung

Da die Lichtgeschwindigkeit sehr groß ist

Daher kann selbst eine kleine Qualitätsänderung

Es erzeugt auch enorme Energie

Dies ist zweifellos eine aufregende Entdeckung.

Das bedeutet

Wenn die Menschen diese Energie nutzen könnten

Dann werden nur noch wenige hundert Tonnen Kernbrennstoff benötigt

Es kann genug Strom erzeugen, um den jährlichen Stromverbrauch Pekings zu decken.

(Vergleich von niedrig angereichertem Uran und anderen Brennstoffen, die zur Deckung des jährlichen Stromverbrauchs Pekings benötigt werden. Die Schätzung basiert auf dem jährlichen Stromverbrauch Pekings von 114 Milliarden kWh im Jahr 2020. Karte von @罗梓涵/星球研究院)

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Dies ist die Entwicklung der menschlichen Energie

Eine neue Richtung aufzeigen

Die Menschheit kann endlich loswerden

Verbrennung

Diese Methode zur Energiegewinnung durch Zerlegung und Zusammenbau chemischer Bindungen

Tatsächlich den Kern selbst berühren

Eintritt in den Bereich des direkten Austauschs von Masse gegen Energie

Das Atomzeitalter

Nicht nur das

Atomenergie ist unabhängig von Wetter und Jahreszeiten

Der Freisetzungsprozess erzeugt keine Treibhausgase

Es wird kein Rauch und Staub ausgestoßen, der die Umwelt verschmutzt

Man kann sagen, dass es sich um eine ideale saubere Energie handelt

(Zhejiang Qinshan Zweites Kernkraftwerk, auch bekannt als Qinshan Phase II, Fotograf @邵帅/CNNC)

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Aber

Der Atomkern kann weder gesehen noch berührt werden.

Um es zu zähmen

Wie einfach ist das?

02

Domestizierung

Eigentlich

Lange vor der Atombombe

Der Mensch war der erste, der baute

Das erste Gerät, das eine kontrollierte Kernspaltung ermöglichte

Kernreaktor

Obwohl seine anfängliche Leistung nur 0,5 Watt beträgt

Nicht einmal genug, um ein Haushaltslicht anzuschalten

Aber es ist

Es eröffnete eine neue Ära der menschlichen Kontrolle über die Kernenergie

Nachher

Verschiedene Arten von Kernreaktoren wurden nacheinander gebaut

Auch die Stromerzeugung nimmt zu

Kernkraftwerke der ersten Generation

Offizieller Einstieg in die Energiearena

Kernenergie

Es ist in Form von Elektrizität in Tausende von Haushalten gelangt

(Block 1 des Kernkraftwerks Chinon in Frankreich wurde 1963 erbaut und 1973 stillgelegt. Er wurde inzwischen zu einem Museum umgebaut. Sofern nicht anders angegeben, bezieht sich die in diesem Artikel erwähnte Bauzeit des Kernkraftwerks auf den Zeitpunkt, als der erste Block des Kernkraftwerks offiziell zur Stromerzeugung ans Netz angeschlossen wurde.)

Zum Beispiel

Das erste Kernkraftwerk der Welt wurde 1954 gebaut

Kernkraftwerk Obninsk, Sowjetunion

Seine Stromerzeugungskapazität beträgt lediglich 5000 Kilowatt.

Es kann nur den Betrieb einiger Fabriken unterstützen

Kernkraftwerk Shiping Harbor

Die Stromerzeugungskapazität wurde auf 60.000 Kilowatt erhöht

Es kann den Strombedarf von etwa 60.000 Menschen decken.

Kernkraftwerk Cape Douglas, Kanada

Die Stromerzeugungskapazität beträgt bis zu 200.000 Kilowatt

Genug, um den Betrieb einer Kleinstadt umfassend zu schützen

(Verteilungsdiagramm der Kernkraftwerke weltweit. Die erste Generation von Kernkraftwerken wurde im Wesentlichen dauerhaft stillgelegt. Die meisten der derzeit 187 in Betrieb befindlichen Kernkraftwerke wurden nach 1970 gebaut. Zusammen mit den 103 dauerhaft stillgelegten Kernkraftwerken und den 15 im Bau befindlichen Kernkraftwerken gibt es derzeit weltweit insgesamt 305 Kernkraftwerke. Karte von @郑艺/星球研究院)

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Als experimentelle Technologie

Es gibt viele Arten von Kernkraftwerken der ersten Generation

Aber in den meisten Fällen

Sie alle verwenden Hochtemperaturdampf

Treiben Sie die Dampfturbine zum Drehen an

Dadurch wird der Generator zur Stromerzeugung angetrieben

Es ähnelt einem konventionellen Wärmekraftwerk.

Aber der Unterschied ist

Wärmekraftwerke nutzen Kohle zum Erhitzen von Wasser

In Kernkraftwerken

Es nutzt die Spaltungsreaktion von Atomkernen

Sorgen Sie für ausreichend Wärme

(Vergleich der Prinzipien der Kernenergie- und Wärmeenergieerzeugung, Karte von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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In thermischen Kraftwerken

Um die kontinuierliche Verbrennung von Kohle zu gewährleisten

Brauchen viel Luft und eine ausreichend hohe Temperatur

In einem Kernreaktor

Was benötigt wird, ist eine bestimmte Anzahl von Neutronen

Personen gefunden

Einige Elemente erzeugen bei der Kernspaltung mehrere Neutronen.

Dies wird weiterhin zu anderen Atomspaltungen führen

Das nennt man eine Kettenreaktion

Nur solche Elemente können als Kernbrennstoff verwendet werden

Am häufigsten wird eine Art Uran verwendet

Uran 235

(Kettenreaktionsdiagramm, gezeichnet von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Jedoch

Im Vergleich zur Kohleverbrennung

Das Verbrennen des Kerns ist schwierig

einerseits

Die Anzahl der Neutronen, die zum Auslösen der Reaktion erforderlich sind

Nicht zu viel, nicht zu wenig

Andernfalls wird die Reaktion zu heftig oder es kommt sogar zu einer Explosion.

Oder zu schwach zum „Ausbrennen“

Nur wenn an der nächsten Spaltung nur ein Neutron beteiligt ist

Die Reaktion wird stetig fortschreiten

Dann

Personen hinzugefügt

Steuerstange

Es besteht aus Materialien, die Neutronen leicht absorbieren

Durch Einstellen der Position der Steuerstange

kann die Anzahl der Neutronen in einem Kernreaktor verändern

(Mitarbeiter installieren den Steuerstab-Antriebsmechanismus, Fotograf @赖虔瑜/China General Nuclear Power Group)

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auf der anderen Seite

Die Geschwindigkeit der Neutronen kann nicht zu hoch sein.

Andernfalls kann es leicht passieren, dass der Zellkern „überstrichen“ wird.

Dies verringert die Reaktionseffizienz

Dann

Die Leute haben hinzugefügt

Moderator

Verwendung von Moderatoratomen und Neutronen zur Kollision

Dies kann Neutronen verlangsamen

Um die Chance einer Reaktion mit dem Zellkern zu erhöhen

(Skizze des inneren Aufbaus eines Kernreaktors. Das Medium, das die bei der Kernspaltung erzeugte Wärme abführt, wird Kühlmittel genannt. Kühlmittel und Moderator können aus derselben Substanz bestehen. Beispielsweise ist das Wasser auf der Abbildung sowohl Moderator als auch Kühlmittel. Außerdem benötigen nicht alle Kernkraftwerke einen Moderator. Kernreaktoren, die einen Moderator benötigen, werden zusammenfassend als „thermische Neutronenreaktoren“ bezeichnet. Karte von @郑伯蓉/星球研究院)

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Es ist komplizierter als die Kohleverbrennung.

Auch der Bau von Atomkraftwerken ist schwieriger geworden.

Als Pionier der Kernenergieerzeugung

Die erste Generation von Kernkraftwerken war sehr teuer

Sie kann sogar das Zehnfache eines Wärmekraftwerks erreichen.

Bis in die späten 1960er Jahre

Mit dem Fortschritt der Technologie

Die Kernenergie hat endlich den wirtschaftlichen Vorteil gegenüber der Wärmekraft

Mehr Leistung, geringere Kosten

Kernkraftwerke der zweiten Generation

Großes Debüt

(Das Kernkraftwerk San Onofre in den Vereinigten Staaten wurde 1967 gebaut und die erste Anlage 1992 stillgelegt. Bildquelle: @图虫创意)

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Nach der Blütezeit der ersten Generation von Kernkraftwerken

Es gibt nur wenige Arten von Kernkraftwerken

Heben Sie sich vom harten Marktwettbewerb ab

Zum Beispiel

Einfache Struktur und niedrige Kosten

Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor

In diesem Kernkraftwerk

Dampf, der den Generator antreibt

Es wird durch direktes Kochen von Wasser erzeugt, das durch einen Kernreaktor fließt.

Dabei werden jedoch zwangsläufig radioaktive Stoffe mitgeführt.

Dies verschmutzt den gesamten Kreislauf

Daher muss für alle Einheiten ein Schutz vorgesehen werden

(Schematische Darstellung eines Kernkraftwerks mit Siedewasserreaktor, gezeichnet von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Ein weiteres Beispiel

Komplexer Aufbau, aber sicherer und zuverlässiger

Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor

Dieses Kernkraftwerk

Es verfügt über zwei Wasserkreisläufe gleichzeitig

Ein Strom, der durch einen Kernreaktor fließt

Für Wärme sorgen

Einer fließt zum Kraftwerk

Wird verwendet, um die Dampfturbine zum Drehen anzutreiben

Um zu verbessern

Wärmeübertragungseffizienz zwischen den beiden Kreisläufen

Wasser fließt durch einen Kernreaktor

Es wurde hoher Druck ausgeübt

Dadurch kann das darin enthaltene Wasser bei hohen Temperaturen fließen

Bleibt auch ohne Kochen flüssig

Daher der Name „Druckwasserreaktor“

(Schematische Darstellung des Kernkraftwerks mit Druckwasserreaktor, wobei der Primärkreislauf, in dem sich der Kernreaktor befindet, auch als „Kerninsel“ bezeichnet wird, und der Sekundärkreislauf, in dem sich die Dampfturbine befindet, als „konventionelle Insel“ bezeichnet wird, Karte von @罗梓涵/星球研究院)

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Auf diese Weise

Im Vergleich zu Kernkraftwerken mit Siedewasserreaktoren

Kraftwerk eines Druckwasserreaktors Kernkraftwerk

Kann vollständig vom Kernreaktor getrennt werden

Radioaktive Stoffe isolieren

Reduziert den Aufwand für die Gerätewartung erheblich

außerdem

Abhängig vom Moderator und Kühlmittel

Es gibt auch Schwerwasserreaktoren, gasgekühlte Graphitreaktoren, Siedewasserreaktoren aus Graphit usw.

Zusammen bilden sie die große Familie moderner Kernkraftwerke.

(Klassifizierung gängiger Kernkraftwerke. Dieses Diagramm zeigt nur thermische Neutronenreaktoren, die Moderatoren benötigen. Karte von @罗梓涵/Planetary Research Institute)

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1970er Jahre

Zwei aufeinanderfolgende Ölkrisen

Der Preisvorteil der Atomkraft wird immer deutlicher

Der Bau von Kernkraftwerken ist in

Das goldene Zeitalter der rasanten Entwicklung

In den Vereinigten Staaten

Die installierte Gesamtleistung der Kernenergie übersteigt 60 Millionen Kilowatt

Macht 1/3 der Welt aus

In Japan

Die Stromerzeugung aus Kernenergie hat in nur zehn Jahren zugenommen

Es hat ein schnelles Wachstum von mehr als 11 Mal erlebt

In Frankreich

Der Anteil der Kernenergie stieg von 8% vor der ersten Ölkrise auf

Er stieg auf fast 50 %.

(Die oben genannten Daten für die Vereinigten Staaten stammen aus dem Jahr 1983, während die Daten für Japan und Frankreich aus den Jahren 1973 bis 1983 stammen. Das Bild unten zeigt das Kernkraftwerk Cattenom in Ostfrankreich, wo das Reingas aus dem Kühlturm des Kernkraftwerks austritt. Kernkraftwerke im Landesinneren müssen Kühltürme bauen, da ihnen Kältequellen fehlen. Während Kernkraftwerke an der Küste mit Meerwasser gekühlt werden können, verfügen sie normalerweise nicht über Kühltürme. Bildquelle: @中国核电力电网)

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Zahlreiche Kernkraftwerke

Sie sind wie Pilze nach dem Regen aus dem Boden geschossen

Der Frühling der Atomkraft scheint zu kommen

Aber in diesem Moment

Zwei plötzliche Katastrophen

Atomkraft mitten in den harten Winter ziehen

Kern

Wurden sie wirklich von uns domestiziert?

03

außer Kontrolle

Am frühen Morgen des 28. März 1979

Das Unternehmen besteht erst seit drei Monaten.

Block 2 des Kernkraftwerks Three Mile Island in den Vereinigten Staaten

Plötzlich ertönte der Alarm

Hauptwasserversorgung eines Kernreaktors versehentlich unterbrochen

Hilfswasserversorgungssystem, das in Betrieb genommen werden sollte

Allerdings hatte das Wartungspersonal vor einigen Tagen das Ventil versehentlich geschlossen.

Dadurch wird verhindert, dass Kühlwasser in den Kernreaktor gelangt.

Die Kerntemperatur steigt schnell an, bis es schmilzt

(Das Kernkraftwerk Three Mile Island in den USA wurde 1974 gebaut. Der Unfall ereignete sich in Block 2. Der benachbarte Block 1 war bis zu seiner Stilllegung im Jahr 2019 in Betrieb. Bildquelle @Wikimedia Commons)

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Dies ist die Geschichte der Atomkraft

Es ist das erste Mal, dass sich ein so schwerer Unfall ereignet hat.

Obwohl es keine Explosion gab

Aber etwa 50.000 Menschen wurden evakuiert

Was macht Menschen so ängstlich?

Es handelt sich um die verschiedenen Strahlen, die durch Kernreaktionen entstehen

Das ist "Strahlung"

Sie können die Molekularstruktur des menschlichen Körpers schädigen.

Dies kann zu Organschäden oder sogar zum Tod führen

Da Strahlung mit bloßem Auge nicht sichtbar ist

Daher wurde es von den Menschen zunächst nicht ernst genommen.

Marie Curie, Pionierin der Theorie der Radioaktivität

Aufgrund der langfristigen Exposition gegenüber radioaktiven Substanzen im Experiment

Er starb schließlich an perniziöser Anämie, die durch übermäßige Strahlung verursacht wurde.

(Die Shenzhou 13-Astronauten Zhai Zhigang und Wang Yaping kehren zum Kernmodul Tianhe zurück. Die Astronauten tragen dicke Raumanzüge, um sich vor der Strahlung aus dem Universum zu schützen. Bei der in diesem Artikel erwähnten Strahlung handelt es sich um ionisierende Strahlung. Bildquelle: @中国人工航空)

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Als große Strahlungsquelle

Wenn es zu einem Unfall in einem Kernkraftwerk kommt

Die Folgen werden verheerend sein

Aber glücklicherweise ist das Kernkraftwerk Three Mile Island

Als qualifiziertes Druckwasserreaktor-Kernkraftwerk

Verfügen über relativ umfassende Sicherheitsmaßnahmen

Erste

Es gibt drei physische Barrieren von innen nach außen

Die erste Barriere

Es handelt sich um eine Metallröhre, die Kernbrennstoff enthält.

Es besteht aus einer hochtemperatur- und korrosionsbeständigen Zirkoniumlegierung

Um zu verhindern, dass Kernbrennstoff mit Kühlwasser in Berührung kommt

Austritt radioaktiven Materials

(Das Folgende ist das Kernbrennelement und seine innere Struktur, Foto vom Fotografen @Guo Donghai/China National Nuclear Corporation)

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Die zweite Barriere

Es sind der Druckbehälter und die Rohrleitung, die den Kern umhüllen.

Wenn die erste Barriere durchbrochen wird

Auch radioaktive Stoffe können im Kreislauf eingeschlossen werden

(Installation eines Druckbehälters im Kernkraftwerk Jiangsu Tianwan, Fotograf @伍家春/CNNC)

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Die dritte Barriere

Es ist das Element, das alle Reaktionsgeräte umhüllt.

Betoneindämmung

Selbst wenn der Kern schmilzt

Es kann auch sicherstellen, dass radioaktive Stoffe

Wird nicht in die Umwelt freigesetzt

(Heben der Sicherheitskuppel des Kernkraftwerks Ling'ao in Guangdong [Phase II], Fotograf @赖虔瑜/China General Nuclear Power Group)

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außerdem

Hinzu kommen automatisches Einsetzen der Steuerstangen und schnelle „Bremsen“.

Notabschaltungssystem

Automatisches Einspritzen von Wasser in den Kern und schnelles Abkühlen

Notkühlsystem für den Kern usw.

Verschiedene Sicherheitskontrollsysteme

Verteidigungsebenen für den sicheren Betrieb von Kernkraftwerken

(Skizze der drei Sicherheitsbarrieren eines Kernkraftwerks mit Druckwasserreaktor, gezeichnet von @罗梓涵/Planetary Research Institute)

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Beim Unfall auf Three Mile Island

Nur 8 Sekunden nach dem Unfall

Diese Sicherheitsmaßnahmen werden nacheinander aktiviert.

Obwohl die erste Sicherheitsbarriere durchbrochen wurde

Doch das radioaktive Material trat aus

Im Grunde genommen eingesperrt

Die zweite Barriere, geschützt durch Druckbehälter

Die dritte Barriere, die durch den Sicherheitsbehälter gebildet wird

Daher hat es keine großen Auswirkungen auf die Umwelt

(Das heutige Kernkraftwerk Three Mile Island und seine Umgebung, Bildquelle: @图虫创意)

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Es stellte sich heraus, dass es sich bei dem Unfall lediglich um einen Fehlalarm handelte.

Aber es scheint ein Weckruf für die Menschheit zu sein

Doch die Menschen nahmen diese Warnung nicht ernst.

Nur sieben Jahre später

Unachtsamkeit bringt erneut eine Krise

Diesmal

Der Mensch ist nicht immun

Kernkraftwerk Tschernobyl

Es war einst das größte Atomkraftwerk der Sowjetunion.

Aber im Frühjahr 1986

Dieser "Mythos" wurde rücksichtslos gebrochen

(Kernkraftwerk Tschernobyl, fotografiert am 29. September 2015. Nach dem Unfall in jenem Jahr versiegelte man den Reaktor mit Lehm, Borax und Blei und errichtete außen eine Metall- und Betonkonstruktion, einen sogenannten „Sarkophag“. In der Ferne ist ein neuer „Sarkophag“ im Bau. Bildquelle: @People's Vision)

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Unfallursache

Es handelt sich lediglich um eine Ausfallzeit für Wartungsarbeiten

Häufig durchgeführte Tests

Aufgrund früherer Erfahrungen

Das Experiment wurde nicht ernst genommen.

Ein hastig ausgearbeiteter Versuchsplan

Sogar eine explizite Anfrage

Trennen Sie einen Teil des Sicherheitskontrollsystems

Die darauffolgende Reihe von Fehloperationen

Zusammen mit den Konstruktionsfehlern des Kernreaktors selbst

Lassen Sie das Atomkraftwerk völlig außer Kontrolle geraten

In nur 4 Sekunden

Die Reaktorleistung stieg auf das Hundertfache des Maximalwerts.

Die Metallrohre, die den Kernbrennstoff enthalten, sind geschmolzen

Schnelle Verdunstung des Kühlwassers

Dies führte zu einer Reihe von Explosionen

(Szenendiagramm der Unfallstelle des Kernkraftwerks Tschernobyl, Bildquelle @Film „Tschernobyl“)

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Schlechter

Das Kernkraftwerk Tschernobyl

Graphit-Siedewasserreaktorstruktur

Es gibt kein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor

Die zweite und dritte Barriere

Die heftige Explosion riss das Dach weg

Eine große Menge radioaktiven Materials gelangt in die Atmosphäre

Hunderttausende Menschen waren von übermäßiger Strahlung betroffen

Die einst wohlhabende Stadt verwandelte sich über Nacht in eine "Hölle"

(Heute ist in der Ferne die verlassene Stadt rund um das Kernkraftwerk Tschernobyl zu erkennen. Das in einen neuen „Sarkophag“ gehüllte Kernkraftwerk ist vage zu erkennen. Bildquelle: @图虫创意)

Zwei Unfälle hintereinander

Einstufung von Atomkraftwerken als gefährlich

Starke „Atom-Angst“ und „Anti-Atom“-Stimmung

Die Atomkraft steckt in einer schwierigen Lage

(Veränderungen der Anzahl der Kernkraftwerke weltweit von 1954 bis 2020. Es ist ersichtlich, dass sich die Wachstumsrate der Anzahl der Kernkraftwerke weltweit nach dem Atomunfall von Three Mile Island nicht verlangsamte. Erst nach dem Atomunfall von Tschernobyl ging sie deutlich zurück. Karte von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Doch der Ausstieg aus der Atomkraft ist keine leichte Aufgabe

Beispielsweise in Schweden, wo die Kernenergie fast die Hälfte der Stromerzeugung ausmacht.

Nach der Stilllegung der Kernkraftwerke kann aus Dänemark nur noch Wärmestrom bezogen werden

Um die große Machtlücke zu schließen

Kernenergie

Besteht noch eine Chance auf Erfolg?

04

Wiedergeburt

Seit dem Tschernobyl-Unfall

Graphit-Siedewasserreaktor hat sich von der Bühne der Geschichte zurückgezogen

Länder auf der ganzen Welt implementieren

Eine umfassende Untersuchung wurde durchgeführt

Auch das Schutzsystem wurde weiter verbessert

Mehr als 20 Jahre lang herrschte Frieden.

Bis 2011

Ein Erdbeben der Stärke 9

Den Frieden im Pazifik brechen

Der daraus resultierende Tsunami erreichte eine Höhe von bis zu 40 Metern.

Zehntausende Menschen starben

(Die vom Tsunami nach dem Erdbeben vom 11. März in Japan überflutete Stadt, Bildquelle: @图虫创意)

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Vom Erdbeben betroffen

Hier stand einst das größte Atomkraftwerk der Welt

Kernkraftwerk Fukushima, Japan

Der Doppelschlag von Erdbeben und Tsunami

Sämtliche Notstromquellen im Atomkraftwerk sind ausgefallen.

Das Sicherheitsschutzsystem kann nicht funktionieren.

Dies führt schließlich zu einer Kernschmelze

Großflächiger Austritt radioaktiven Materials

(Nach dem Unfall wurden in der Nähe des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi zahlreiche Wassertanks zur Lagerung von nuklearem Abwasser aufgestellt. Dieses Foto wurde am 8. April 2021 aufgenommen. Das Foto stammt vom @Jilin-1 Wide-Format 01 Star/Changguang Satellite.)

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Angesichts von Naturkatastrophen

Sind wir wirklich hilflos?

Tatsächlich

Bereits in den 1990er Jahren

Die Menschen begannen sich zu entwickeln

Bessere Sicherheit und geringere Ausfallrate

Und mehr Leistung und längere Lebensdauer

Kernkraftwerke der dritten Generation

Für Extremereignisse werden spezielle Pläne erstellt

(Kernkraftwerk Taishan in Guangdong, Block 1 ist der weltweit erste EPR-Kernkraftwerkblock [European Advanced Pressurized Water Reactor] der dritten Generation unter kommerziellen Betriebsbedingungen, Fotograf @周维欣/China General Nuclear Power Group)

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Richten Sie beispielsweise in jedem Stromkreis ein unabhängiges Sicherheitssystem ein

Doppeltes Containment als dritte Sicherheitsbarriere

Oder direkt energiefrei nutzen

„Passive Sicherheitssysteme“

Solange wir natürliche Phänomene wie Schwerkraft und Konvektion nutzen

Es kann den Kernreaktor automatisch abkühlen

Verhindern Sie Kernschmelze und das Austreten radioaktiver Stoffe

(Skizze des passiven Systems, gezeichnet von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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30. Januar 2021

Chinas eigene Kernkraftwerke der dritten Generation

„Hualong Eins“

Offiziell in den kommerziellen Betrieb genommen

mein Land ist das vierte

Länder, die die Kernkrafttechnologie der dritten Generation wirklich beherrschen

Da der aktuelle Kernenergiemarkt

Eines der beliebtesten Modelle der dritten Generation

"Hualong One" ist nicht nur mit einer doppelschichtigen Eindämmung ausgestattet

1,3 m dicke Innenschale und 1,8 m dicke Außenschale

Hält sowohl internen Explosionen als auch externen Stößen stand

Es ist außerdem mit fortschrittlichen passiven Systemen ausgestattet

Selbst wenn wir auf etwas wie das Atomkraftwerk Fukushima stoßen

Extremfall, bei dem alle Notstromquellen ausfallen

Kann auch bewältigen mit

(Block 5 des Kernkraftwerks Fuqing in Fujian, der weltweit erste „Hualong One“-Block, Fotograf @过东海/CNNC)

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Heute

Chinas Hualong One

Nicht nur im Land glänzt

Gleichzeitig gingen wir auch ins Ausland

Werden Sie zur neuen Visitenkarte von Made in China

(Kernkraftwerk Karatschi in Pakistan, der erste ausländische Reaktor von „Hualong One“, Fotograf @王进杰/CNNC)

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Vor dreißig Jahren

Chinas erstes unabhängig geplantes und gebautes Kernkraftwerk

Kernkraftwerk Zhejiang Qinshan

Als die Stromerzeugung gerade erst begann

Anzahl der Atomkraftwerke weltweit

Mehr als 400 Einheiten

In Ermangelung eines Präzedenzfalls

Leute aus der chinesischen Atomindustrie

Sich auf die technischen Informationen auf Mikrofilmen verlassen

Die Wildnis der chinesischen Atomkraft erschließen

(Bitte im Querformat ansehen, Panoramaansicht des Kernkraftwerks Qinshan, einschließlich des Kernkraftwerks Qinshan [auch bekannt als Qinshan Phase I], des Kernkraftwerks Qinshan Zweites [auch bekannt als Qinshan Phase II], des Kernkraftwerks Qinshan Drittes [auch bekannt als Qinshan Phase III] und des Kernkraftwerks Fangjiashan, Fotograf @邵帅)

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Von der fast vollständigen Abhängigkeit von Importen

Kernkraftwerk Daya Bay in Guangdong

(Das 1993 fertiggestellte Kernkraftwerk Guangdong Daya Bay ist das erste große kommerzielle Kernkraftwerk mit einer Leistung von einer Million Kilowatt auf dem chinesischen Festland. Es wurde unter Verwendung französischer Nuklearinseltechnologie und britischer konventioneller Inseltechnologie gebaut. Bildquelle: @赖虔瑜/China General Nuclear Power Group)
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Zum ersten unabhängig entwickelten großen Kernkraftwerk

Kernkraftwerk Ling'ao in Guangdong (Phase II)

(Das Kernkraftwerk Guangdong Ling'ao [Phase II], fertiggestellt im Jahr 2010, ist das einzige Kernkraftprojekt, das während des „12. Fünfjahresplans“ meines Landes begonnen wurde. Es ist zudem das erste Millionen-Kilowatt-Kernkraftwerk meines Landes, das vollständig unabhängig geplant, gebaut und betrieben wurde. Fotograf @赖虔瑜/China General Nuclear Power Group)

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Dann zum Kernkraftwerk der dritten Generation, das erstmals mit dem "Hualong One" ausgestattet ist

Kernkraftwerk Fujian Fuqing

(Kernkraftwerk Fuqing in Fujian und der Offshore-Windpark in der Ferne sowie die Standorte der einzelnen Einheiten, Fotograf @过东海/CNNC)

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Jetzt

17 Kernkraftwerke

Insgesamt 52 Einheiten

In China bildete es

Eine besondere Energie-„Küste“

Die derzeitige Gesamtstromerzeugung liegt weltweit auf Platz zwei

(Verteilungsdiagramm der chinesischen Kernkraftwerke. Diese Karte zeigt nur die Kernkraftwerke, die auf dem chinesischen Festland in Betrieb genommen wurden. Karte von @郑艺/Planet Research Institute)

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Aber

Ist das das Ende?

05

Zukunft

Heute

Wenn Sie überprüfen möchten

Marie Curies Notizbuch

Sie müssen spezielle Schutzkleidung tragen

Nehmen Sie es aus einer speziellen Bleibox

Dies liegt daran, dass die Notizbücher noch immer radioaktiv sind.

Diese Radioaktivität wird noch mindestens 1.500 Jahre anhalten.

(Marie Curies Manuskript, Bildquelle @Wikimedia Commons, Zeichnung @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Dies ist auch die Entwicklung der Atomkraft bis heute.

Das größte Problem, das bleibt

Atommüll

Obwohl es sich um Überreste der Nutzung von Kernbrennstoffen handelt

Aber es ist immer noch hochradioaktiv

Für eine lange Zeit

Wir können nur komplexe Verarbeitungsprozesse durchlaufen

Vergrabe es unter der Erde

Mit der Kraft der Zeit Strahlung eliminieren

Obwohl die Kernkraftwerke der dritten Generation

Auf mögliche Undichtigkeiten

Es wurde eine strikte Verteidigung durchgeführt

Aber wenn wir Unfälle nicht grundsätzlich verhindern können,

oder Atommüll zu reduzieren oder sogar zu eliminieren

Die Kontroverse um Atomkraftwerke wird ewig andauern

Dann

Diese glorreiche und schwierige Mission wurde übergeben an

Das Kernkraftwerk der vierten Generation

20. Dezember 2021

Das weltweit erste kommerzielle Kernkraftwerk der vierten Generation

Kernkraftwerk Shidao Bay in Shandong, China

Erreichen Sie eine netzgekoppelte Stromerzeugung

Es verwendet eine gasgekühlte Hochtemperaturreaktorstruktur

Die Wahrscheinlichkeit eines nuklearen Lecks ist

null

Denn der Brennstoff dieses Kernkraftwerks

Eingeschlossen in einer Kugel aus Spezialmaterial

Bricht auch bei Temperaturen bis 1600°C nicht

Dies übersteigt bei weitem

Die höchste Temperatur, die ein Kernreaktor erreichen kann

Das heißt

Dies ist eine wirklich unüberwindbare Barriere.

(Schematische Darstellung der kugelförmigen Brennstoffstruktur eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors, gezeichnet von @郑伯蓉/Planetary Research Institute)

▼

Ein anderer Typ von Kernkraftwerk der vierten Generation

Kernkraftwerk mit schnellem Neutronenreaktor

Dadurch wird die Entstehung von Atommüll erheblich reduziert.

Als Brennstoff wird Plutonium 239 verwendet.

Bei der Kernspaltung freigesetzte Neutronen

Es kann das umgebende Uran 238 selbst in Plutonium 239 umwandeln

Mit anderen Worten: Der Kernbrennstoff „brennt immer mehr“

Atommüll wird natürlich abnehmen

Im Vergleich zu herkömmlichen Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren

Die Brennstoffausnutzung kann auf über 60 % gesteigert werden

(Skizze des „Brennprozesses“ eines schnellen Neutronenreaktors, gezeichnet von @罗梓涵/Planetary Research Institute)
▼

Auch

Auch die Kernkraftwerke der vierten Generation verfügen über

Flüssigsalzreaktor, überkritischer wassergekühlter Reaktor und andere Typen

Obwohl sich die meisten davon noch im experimentellen Stadium befinden

Aber in naher Zukunft

Ob Wirtschaftlichkeit, Sicherheit oder Zuverlässigkeit

Sie alle werden die stärksten Konkurrenten auf dem Energiemarkt sein

(Das Kernkraftwerk Shandong Shidao Bay ist das weltweit erste modulare Hochtemperatur-Kernkraftwerk mit gasgekühltem Kugelhaufenreaktor und das weltweit erste Kernkraftwerk mit den Sicherheitsmerkmalen eines Kernenergiesystems der vierten Generation. Bildquelle: @China Huadian)

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Aber das ist nicht die sauberste Energietechnologie

Es gibt eine weitere Kernreaktion

Kann wirklich „Null Abfall“ erreichen

Es ist das, was die Sonne brennen lässt

Kernfusion

Bei der Kernfusion handelt es sich um den Prozess der Verbindung zweier leichter Atomkerne.

Kombiniert zu einem schwereren Kern

Kerne gleicher Masse

Durch Fusion freigesetzte Energie

Viermal mehr als Kernspaltung

Und in diesem Prozess

Es entstehen keine gefährlichen radioaktiven Stoffe

(Diagramm der Kernfusionsreaktion, gezeichnet von @Luo Zihan/Planetary Research Institute)

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Aber die Realisierung der Kernfusion

Schwieriger als Kernspaltung

Erhitzen auf mindestens

100000000℃ oder mehr

Es könnte passieren

Fusionswaffen Wasserstoffbomben

Nur auf die hohe Temperatur angewiesen, die durch die Atombombenexplosion entsteht

Erst dann könnte es explodieren

(Am 17. Juni 1967 wurde die erste Wasserstoffbombe meines Landes in Lop Nur, Xinjiang, erfolgreich getestet, und die Mitarbeiter jubelten vor Freude. Foto @People's Pictorial, Ausgabe 6, 1967, „Die erste Wasserstoffbombe meines Landes explodierte erfolgreich“)

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Wie man Atomkerne bei Hunderten von Millionen Grad Celsius einschließt

Und geben Sie diese Energie kontrolliert und kontinuierlich frei

Dies ist eine weitere Herausforderung für die Menschheit.

Am 28. Mai 2021

Chinas kontrollierte Versuchsanlage zur Kernfusion

Die „künstliche Sonne“ in Hefei

Vollständig supraleitender Tokamak (EAST)

Zum ersten Mal wurde ein kontinuierliches „Brennen“ für 101 Sekunden bei 120 Millionen Grad Celsius erreicht

Brechen des Weltrekords von Südkorea

Nur ein halbes Jahr später

Der bisherige Rekord für den Lauf bei 70 Millionen Grad Celsius wurde auf 1056 Sekunden verbessert.

Obwohl die kommerzielle Anwendung der Kernfusion noch weit entfernt ist

Aber diese Aufzeichnungen bedeuten auch

Die Menschheit steht kurz vor dem Energiezeitalter der Kernfusion

Einen Schritt näher

(Chinas experimentelle Anlage zur Kernfusion, das obere Bild zeigt die vollständig supraleitende Tokamak-Anlage [EAST] in Hefei, auch bekannt als „Eastern Super Ring“, das Bild stammt von @People’s Vision; das untere Bild zeigt die chinesische Tokamak-Anlage Nr. 2 M [HL-2M] in Chengdu, die derzeit die größte und modernste Tokamak-Anlage in meinem Land ist, der Fotograf ist @郑铁流/CNNC)

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Von vorne beginnen

Zu Höhen und Tiefen

Dann zur verzweifelten Situation

Der Weg der Menschheit zur Domestizierung des Atomkerns

Es war eine Achterbahnfahrt

Es brachte uns Schmerz

Es hat uns auch Freude bereitet

Aber mit den Bemühungen unzähliger Pioniere

Der einst widerspenstige Kern

Es kommt uns immer näher ans Herz

Ideale Energie

Auch wenn wir nicht wissen

Wie viele schwierige Herausforderungen wird es morgen geben?

Aber wenn man auf die Kernenergie zurückblickt

Dieser Entwicklungsprozess von weniger als hundert Jahren

Wir haben Grund zu der Annahme

Eine holprige, aber rosige Zukunft

Als Nobel -Friedenspreider -Gewinner

Albert Schweitzer sagte

"Ich schaue mit Angst in die Zukunft.

Aber immer noch voller guter Hoffnung. „

Gleiches gilt für die Kernenergie

(Die Mitarbeiter ersetzen Kernbrennstoff, Fotograf @赖虔瑜/China General Nuclear Power Group)

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Dieser Artikel wurde erstellt von

Geschrieben von: li yali

Herausgeber: Herr Zhen

Design: Luo Zihan und Zheng Borong

Bild: Qin Nan

Karte: Zhengyi

Korrekturlesen: Wang Kun und Chen Zhihao

Cover -Fotograf: Li Liangjie/Spic Shanghai Nuclear Engineering Research Institute

Expertenbewertung

Yu Wen, angesehener Forscher, School of National Security and Emergency Management, Peking Normal University

Besonderer Dank

Vermögenswerte staatseigene Vermögenswerte: China National Nuclear Corporation, China General Nuclear Power Group

【Referenzen】

[1] Yan Changqi, Ding Ming. Einführung in die Kerntechnik [M]. Harbin Engineering University Press, 2018.

[2] Zhu Hua. Kernenergie und Kernenergie [M]. Zhejiang University Press, 2009.

[3] Ye Qizhen, Li Xiaoming, Yu Zhongde et al. China Electrical Engineering Encyclopedia Volume 6 Nuclear Power Generation Engineering [M]. China Electric Power Press, 2009.

[4] Mo Zhengyu. Einführung in die Energie- und Stromtechnik [M]. Sichuan University Press, 2015.

[5] Charles D. Ferguson. Kernenergie [m]. Übersetzt von Lu Jizong. Huazhong University of Science and Technology Press, 2020.

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···DAS ENDE···