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核电是安全能源

发布时间:2011-05-11

                                                                                                                                    整理/ 实习记者 周文吉

  3月 11日,日本九级大地震、十米海啸和福岛核电事故引起了全世界的关注欧洲一些国家的哄抢面具、中国一些地区的哄抢食盐,从某种程度上折射出人类对自然灾害的恐惧。随之,一系列关于核泄露带来巨大危害的相关报道,核事故的杀伤力,足以让人们谈“核”色变。
  小小核能如何能产生巨大威力?福岛事故爆发的原因及其对我国环境和食品卫生产生什么影响?我国核电站发展的现状及普通民众在日常生活中如何应对核事故?……围绕着这一系列问题,来自中山大学中法核工程与技术学院副教授蔡杰进作出了深入浅出的解析回答。

核能的和平利用
  日本地震、海啸引发的福岛核电站安全事故,再一次将核电的安全问题推到台前。福岛核泄漏在中国引发的各种传言,显示了部分人对于核电知识缺乏了解,甚至有人认为中国不应该发展核电能源。
  “事实上,核电是安全能源。”蔡教授说,核能污染少,不排放大量烟尘、二氧化碳、二氧化硫和固体废渣,放射性远远小于火电站。核电恰恰是实现环保和低碳的有效途径。他举例,在安全操作进行下,核电站周围每年承受辐射量相当于乘坐一次飞机所发出的辐射量。此外,核能固体废料相对少,方便封存处理,而核电站产生煤渣等大量固体废物。核电需要燃料少,每一公斤铀235,经全部裂变后释放能量相当于 2400~2700吨燃烧煤,可以大大缓解交通运输压力。
  蔡教授认为,目前人们对核电站的恐惧,主要是因为大多数人不了解情况,把核武器和核电站混为一谈,担心核电站一旦发生事故,排出的放射性物质就会造成灾祸。这是一种误解和没必要的疑虑。其实核能是一种安全、清洁的新能源,从第一座核电站建成以来,全世界已投入运行的核电站近 450座,50年来基本上是安全正常的。核电不是核武器,反应堆绝不可能像原子弹那样爆炸,两者是两种完全不同的核能利用形式。
  核能是人类可和平利用的,它是利用反应堆实现核能持续均衡的释放,并且把它转换成电能。核能的两大特点是能量巨大、反应速率快,因此,核能可与地震、火山爆发的能量相比拟。原子弹是人类利用核能的一个创举,可惜作为战争工具,在人们的心目中留下核恐怖的阴影。但核能和原子弹是两回事。原子弹实际上是不可控核裂变反应的装置,即一旦引发,反应就不能中止,直到爆炸,是一次性的。科技的进步使人们实现了可控核裂变反应,这个装置就是反应堆,人们可以通过控制反应堆状态,按需要调节核裂变反应水平,释放出核能,而且可以反复使用。各种核武器的装料,必须采用含铀达 90%以上的高浓度铀或近 100%纯钚,而发电用堆芯核燃料均为低浓度铀,铀浓度只有3%-5%,它被大量铀同位素及其他材料所稀释,且分散布置,在任何情况下都不可能紧聚集,即使失去控制,也不可能发生核爆炸。正像低度啤酒和高度白酒都含有酒精,白酒因
酒精含量高可以被点燃,而啤酒则因酒精含量低不能被点燃一样。而且反应堆还有多重安全保护系统,确保它不会失控。所以说核电是非常安全的能源利用形式。
  蔡教授接着阐述,可控核聚变将是未来能源发展方向。首先,它资源极其丰富。氘是氢的一种同位素,天然氢中含氘0.0153%,氘在水中存在。海洋 3m厚的水层含氘可供世界 5000万年能源需要。可谓是取之不尽,用之不竭。而且,从水中提取氘费用较低。其二,它的安全性高,热核能等离子条件产生困难,但破坏容易,任何事故都能使等离子体迅速冷却,聚变堆迅速停堆。堆内温度高,但能量低,小于1GJ,事故释放能量小。聚变堆爆炸的危险比常规核电站低。其三,它还是清洁能源。既无氮氧化物、碳氧化物排放,也无长寿命放射性产物。高能中子会使结构材料产生长寿命放射性废物,但可研制新的结构材料,不是本身问题。

日本核能与福岛事故
  3月 11日下午,日本东北部海域发生里氏 9级强烈地震,并引发大规模海啸,造成重大人员伤亡,并导致福岛第一核电站部分机组应急堆芯冷却系统遭到海啸破坏,丧失冷却功能,导致部分堆芯熔化。1号、3号机组反应堆厂房氢气聚集引发爆炸,2号机组反应堆压力容器破损,4号机组起火,事态不断恶化并严重影响周边地区安全。
截至目前,日本共有 17个核电站,55个核反应堆,核电发电量约占全国总发电量的1/3。福岛核电站位于福岛县双叶郡大熊町沿海,地处日本福岛工业区,由福岛第一核电站(6台机组)、福岛第二核电站(4台机组)组成。
  福岛第一核电站 6台机组在同一厂址,均为沸水堆,1号机组功率为439兆瓦,为 BWR-3型机组,1970年下半年并网发电,1971年投入商业运行;2号至5号机组为BWR-4型,都是784兆瓦,1974~1978年投产;6号机组为 BWR-5型,1067兆瓦,1979年投产。
  福岛第二核电站 4台机组功率均为 1100兆瓦,其中 1号机组 1981年 7月并网发电,1982年 4月投入商业运行。2号~4号机组分别于1984年 2月、1985年 6月、1987年 8月投入商业运行。发生核事故的福岛第一核电站,1到 4号反应堆先后发生爆炸,并遭受不同程度的损害。
  蔡教授说,这次日本核事故是在地震、海啸双重打击下引发的。核反应堆的一个特点是在停堆后仍需要对堆芯进行冷却,因为核燃料有自衰变余热,虽然比人控裂变产生的热量小得多,但是如果长时间得不到冷却,也会使得堆芯达到上千度的温度,导致核燃料棒融化,然后是烧穿外层保护的钢壳、混凝土结构等,造成核泄漏。而在反应堆停堆的情况下,余热冷却系统的泵所需的电力就需要从外部输入。一般情况会准备多路外电网输入,同时每台机组一般有 2台应急柴油发电机供电,而且同一电厂内的其他机组的应急柴油发电机也可以互相备用。
  但在这次强烈地震后,日本福岛第一核电站的外电网全部瘫痪,自身的应急柴油发电机在运行一小时后,也因为海啸的袭击而全部丧失作用,这就导致失去所有外部电源供应,堆芯失去强迫冷却手段。
  福岛事故对我国的影响,监测结果表明,目前我国环境辐射水平仍在本底范围内,日本核电事故不会对我国环境及境内公众健康造成危害。
4月 4日,环保部门在我国内地31个省(区、市)部分性地区气溶胶取样中检测到极微量的人工放射性核素碘-131;另在北京、天津、河北、山西、内蒙古、山东、上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北和宁夏检测到更微量的放射性核素铯 -137和铯-134。结合近来辐射环境监测数据分析,初步确认各地所检测到的人工放射性核素来自日本福岛核事故。  日本福岛事故所造成的辐射量极其微弱,仍在当地本底辐射水平正常涨落范围之内。日常公众接受的辐射剂量全球平均值 2.42mSv每人每年。

核电安全及事故应对
  历史上曾发生过两次重大核电事故,美国三里岛核事故和前苏联切尔诺贝利事故,每一次重大的核电事故都会给人类带来对发展核电的思考。
  蔡教授引用了中国核科技信息与经济研究院 2008年的数据,中国大陆有 11台,共 906.8万千瓦的核电机组投入了商业运行,发电量仅占全国总发电量的 1.9%,远低于世界平均水平。事实上,在全世界已经拥有核电站的 31个国家和地区当中,中国的核电所占比例是最低的。
  在核能高效利用的法国,这一数据是78%,日本是30%,世界发达国家的平均水平是20%。中国的核电发展水平较为落后,80%以上发电靠煤电。
  核电开发是我国“改变火电为主的低碳发展”的重要举措,目前建成运行的 11个核电反应堆总装机容量910万千瓦,在建百万千瓦级核电机组共 19台,占全球在建核电机组的30%以上,中国是名副其实的全球在建核电规模最大的国家。日本福岛核电站遭遇海啸产生的灾难后果,给世界各国核电站开发思路产生了巨大的震撼,对我国核电站发展思路也产生了非常重要的影响。
  蔡教授表示,对于核电站发生意外事故的严重危害要有充分认识,吸取俄国和日本核电站泄漏的严重历史教训。1986年 4月 26日切尔诺贝利核电站发生爆炸并引起火灾,致使放射性物质大量外泄,极度污染了周围环境,造成核电史上迄今为止最为严重的事故。因参与事故处理而受到放射性物质不同程度侵害的约 86万名工作人员,已有 55000人死亡;大约25万俄罗斯市民受到放射性尘埃的污染,到目前为止死亡人数为 15000人左右。
  接着,针对国内出现的“抢盐潮”,蔡教授解释了服用碘片防辐射的机理碘片中碘的存在形式是碘化钾,是稳定性碘,可使甲状腺内的碘饱和,从而阻止放射性碘的摄入。但是碘片的服用需要在相关人员的指导下进行,随意服用可能导致碘超标,造成甲状腺肿大等疾病。食用碘盐,涂碘酒,因其含碘量很低,对防辐射并无作用。碘必须内服才能在甲状腺中富集,否则毫无作用。因此,抢盐 和自行服用碘盐都是盲目的和不可取的。
  那普通民众又该如何应对核事故?蔡教授介绍了最重要的两点基本防护措施:首先须保持心态平稳,尽可能获取可靠的信息,了解政府部门的决定、通知。其次,迅速采取必要的自我防护措施,选用就近的建筑物进行隐蔽,关闭门窗与通风设备。若事故严重,需根据有关部门的安排实施有组织、有秩序地撤离。当判断有放射性物质发生时,应尽量往风向的侧面躲,并采取呼吸防护,包括用湿 毛巾、布块等捂住口鼻,过滤放射性粒子。体表的防护可用各种日常服装,包括帽子、头巾、雨衣、手套和靴子等。若怀疑身体表面有放射性污染,可采 取洗澡和更换衣服方式去除。ES

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