如何驱动一座核反应堆

作者简介

著者简介 科林·塔克，已经在英国核工业领域工作了30年，大部分时间都在赛兹韦尔B号核电站，他的专长是“核安全”：保证反应堆安全运行，并确保核电站能够应付任何可能出现的问题。长期以来，他在学校、俱乐部和其他场合向公众介绍核电站的原理、安全性的经验。 译者简介 黄欣，清华大学工程物理系核能与核科技专业硕士研究生，获得国家、国际专利各两项，发表SCI论文一篇，参与翻译业内图书七本。

内容简介

第1 章 一个人和他的狗 我听过一种说法，一座现代化的核电站可以由一个人和一条狗操作。那个人负责在那里喂狗，那条狗负责看着那个人，如果他碰了任何控制装置就咬他……真这样就好了。 1.1　阅读本书不会使你具备驱动一座核反应堆的资格 这本书旨在解释一座核反应堆是如何有效运转的，以及如何操作它，以实现为电网生产电力的目的。本书不会使你获得驱动一座核反应堆的资格，那将需要好几年的训练，包括数百小时在模拟舱中的训练。不过从另一方面来讲，本书可能会让你更好地了解驱动一座核电站将涉及哪些知识。 因此，在这本书的开篇，让我们设想你已经通过了在一座现代化压水堆核电站的主控制室（见本书彩色插图4.1）中工作的所有入职考核，而且你已经准备好了学习所有的工作原理。现在你的主管建议你改变反应堆的功率。你对该怎么做有任何头绪吗？ 或者假设，计算机系统显示了一个警报。它是什么意思？这个警报指的是约1,000,000 个——具体取决于你如何计算它们——设备元件中的哪一部分？是否出了问题？你将要使用控制室中的几百种控制装置和指示器中的某一种加以响应吗？还是说，你不得不派人去实地查看该设备？会不会有更加严重的问题正在发生？你要准备关停核电站吗？在一座现代化的核电站，有数万种可能的警报，以及同样多的需要遵循的流程。 作为一名训练有素的反应堆操作员，你需要能够决定何时快速行动，何时以更缓慢谨慎的方式行动。像任何操作反应堆的人，或是在核电站工作的人一样，安全是你最优先的事项。保障安全之后，你可以思考对人员和核电站最有利的其他问题，但首先是安全。尽管如此，你还必须清楚，你的核电站只是一座用来发电的工厂，不必要的关停会导致很大损失。 我没有见过任何一本书（包括这本书）涵盖了你所需要了解的所有内容。毕竟，一名操作员的手指下有非常多的装置要控制。本书不会向你逐一介绍每一个控制装置的功能，而是向你展示，一位称职的操作员是如何运用反应堆的物理原理，借助自动控制系统在一座核电站工作的。 那么，是什么使你成为一名可以成功（并安全）地驱动一座核反应堆的人员？好吧，你可能需要某种科学或工程学的背景，但这不一定意味着大学学位。譬如，它也可能来自学徒生涯。你需要具备学习很多种不同事物的能力，而不必成为它们当中任一门的专家。你需要在跟进流程时严格谨慎，但不要盲目跟进——如果感觉某些事情不对劲，你应该第一时间停下来并询问“一切还好吗”。你要能够迅速从待命状态进入高效操作状态，并且在平安无事的时候不会感到无聊或自满。最重要的是，你要能够与人沟通良好，并能与团队协作。 听起来，所有这些好像都不可能做到？并不是这样的。世界上有超过400 座正在运行中的核电站，并且每个核电站都有数十名训练有素的操作员。可以把这想象成学习驾驶客机——培训一名飞行员需要花费大量的时间（和金钱），但你坐飞机时，总是有一名飞行员在那里。好吧，至少通常是这样。 1.2　本书涵盖的内容 本书有意没有写成一本教科书。它确实涵盖了一些物理学知识——实际上还相当之多。我很享受物理学——但不享受数学。在现实世界中，我们通常让计算机处理数学问题！作为一名核反应堆操作员，本书主要是讲与你相关的内容，即反应堆发生了什么，什么时候发生的，以及为什么发生。本书包含近百张图表和照片，这些应该有助于你理解那些更为复杂的部分。本书也包含一些物理定义，但我希望这不会让你感到太过枯燥。据我所知，每个行业都有“行话”，核工业也不例外。 无论是为了发电还是为船舶或潜艇提供动力，世界上大多数的核反应堆都属于一种特定的类型：要么是压水堆，要么是与之相似的沸水反应堆（Boiling Water Reactor，BWR，简称沸水堆）但对于英国而言，情况并非如此，英国目前的大多数发电反应堆是一种不同的类型。不过，自20 世纪90 年代以来，英国运营了一个非常成功的商业压水堆（塞兹韦尔B 核电站），并且正在建设更多此类反应堆，如欣克利角（Hinkley Point）C 核电站，以及计划用于塞兹韦尔C 核电站和布拉德维尔（Bradwell）B 核电站的反应堆。因为这个原因，同时由于我作为本书作者的偏爱，本书主要围绕压水堆的操作和技术展开。 我将通过这本书来解释一座压水堆是如何工作的，即是什么让它运转的。我将描述——假设你是一名反应堆操作员——你该如何启动一座核反应堆，调整功率水平并关停该核反应堆。一旦你掌握了三个关键概念（见下文），你会发现，这一切都比你想象的更为容易。在此过程中，这本书将向你介绍一些核反应堆和核电站的历史。我始终觉得这些故事很有趣，同时我也认为，这些故事能让人们更容易地记住影响反应堆操作的因素。 我将解释一座压水堆是如何添加核燃料的，以及你如何辨别反应堆是否已为此准备就绪。我还将介绍压水堆可能发生的几种故障，以及你作为一名反应堆操作员，应该如何处理这些故障。安全第一，记得吗？故障处理将成为操作员培训的重要组成部分，尽管这些故障出现的可能性或许并不大。 核电站高高矗立的厂房，简洁、庄重、神秘，令人心生震撼与敬畏； 在这巨大的圆柱形结构内部，科学与工程正进行着怎样精密复杂地运转？ ？来自一线技术人员手把手的指导：想象一下，你是一位实习操作员，站在你旁边的，是有着30年工作经验的核电站专家科林·塔克。从核裂变到链式反应，从快中子到慢中子的变化，在向你揭示核电站工作原理的同时，他还将教你如何使用核燃料元件细棒，如何调节稳压器和泄压阀，如何运用蒸汽发生器和冷却剂泵来维持反应堆的稳定等各种关键技巧。 ？幽默风趣的笔调介绍关于核反应堆的一切：核能的发展历史，不同类型的反应堆，它们的工作原理，以及有可能出现的问题。记住，阅读时要保持头脑清醒，毕竟我们可是在玩核反应堆这种超高级的游戏！ 准备好启动核能了吗？跟随作者的指引，一切都将变得清晰而有趣。让我们一起进入未知的领域，探索核能的力量！