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福岛核泄漏再引思考 核电发展前途未卜 2017-02-15 16:13:17

摘要:作为最有希望的未来能源之一,核电的发展却面临很多质疑。

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        希沃特,这是辐射剂量的一种单位。大剂量的核辐射对人体有严重损害,当剂量超过4000豪希(即4希),则有可能致命。530希沃特的量,能在数十秒内致人死亡,而就在最近,东京电力公司对福岛第一核电站2号机组反应堆安全壳内的图像分析得出了这个辐射数据。
        谈核色变
        对于核能,很多人的第一反应是拥有巨大威慑力的核武器。历史上唯一一次战争使用核武器的事件是二战时期美国在日本广岛和长崎投下的两枚原子弹,约30万人死于此次爆炸,造成了严重的后果。核武器造成的破坏力极大,导致人们谈核色变。
        然而,核能是却人类最具希望的未来能源之一。核裂变和核聚变能够产生巨大的能量。目前最重要的核燃料为铀,1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2500吨优质煤。陆地上储存的可开采铀矿并不多,但海水中却溶解有大量的铀,若能全部提取出来,其裂变能可保证人类几万年的能源需求。
        核电站利用核裂变反应产生热能,使水转变成蒸汽来进行发电。相比于传统的煤电,核电只需要消耗很少的燃料,就可以产生大量的电能,每千瓦时电能成本比火电站低20%以上。同时,核电站污染少,排放量极少,环保效益很好。这也是世界各国重视核电的原因。
        核电发展历史
        核电发展始于上世纪五十年代。自1951年12月美国实验增殖堆1号(EBR-1)首次利用核能发电以来,世界核电至今已有六十多年的发展历史。目前为止,核电技术方案已经发展到第四代。
        第一代核电站为上世纪五十年代的原型堆,其目的在于验证核电设计技术和商业开发前景,这是核电的实验示范阶段。这期间,1954年,苏联建成了世界上第一座实验核电站——5MW实验性石墨沸水堆,发电功率5000KW。1956年英国建成45MW原型天然铀石墨气冷堆核电站;1957年美国建成60MW原型压水堆核电站;1962年法国建成60MW天然铀石墨气冷堆;1962年加拿大建成25MW天然铀重水堆核电站。
        第二代核电站出现于上世纪六十年代后期,为技术成熟的商业堆,在运的核电站绝大部分属于第二代核电站。期间,美国成批建造了500-1100MW的压水堆、沸水堆,并出口其他国家;前苏联建造了1000MW石墨堆和440MW、1000MW VVER型压水堆;日本、法国引进、消化了美国的压水堆、沸水堆技术;法国核电发电量增加了20.4倍,比例从3.7%增加到40%以上;日本核电发电量增加了21.8倍,比例从1.3%增加到20%。
        第三代核电站为符合URD或EUR要求的核电站,是上世纪九十年代为了解决三里岛和切尔诺贝利核电站事故所进行的进一步研究攻关,其安全性和经济性均较第二代有所提高,属于未来发展的主要方向之一。
        第四代核电站始于本世纪初,是指待开发的核电技术,由美国能源部发起,其主要目的是防止核扩散,拥有更好的经济性和安全性。预计在2020年会有一个或几个示范电站建设运行,到2030年之后再推广建设。
        核泄漏事故
        理论上来讲,核电的安全性很高,而从核电发展最初到现在,也仅仅只有少数几例核泄漏事故发生。但这几例核事故,却造成了极大的后果,导致人们对核电的质疑加剧。
        国际上把核设施内发生的由安全意义的时间分为七个等级,只有4-7级才称为“事故”。到目前为止,世界上发生过多次核泄漏事故,其中核电厂所导致的核泄漏主要有三起,包括苏联切尔诺贝利事故、美国三里岛事故和日本福岛核电站事故,其中切尔诺贝利事故和福岛核事故都达到了7级,造成了大量人员死亡以及严重的生态影响。
        美国三哩岛核事故并未造成人员伤亡和实质性影响。1979年3月38日清晨,美国建在宾夕法尼亚洲哈里斯堡东南16公里的三哩岛核电站,第二号反应堆发生了一起严重的失水事故,反应堆的堆芯部分熔化,大部分燃料元件损坏或熔化,放射性裂变产物泄漏到安全壳内,但并未外泄,对环境造成了轻微影响。
        切尔诺贝利核事故是技术落后和人为原因的结果。1986年4月26日,由于操作人员违反规章制度,切尔诺贝利核电站第四号反应堆大起火,并发生化学爆炸(并非核爆炸),其辐射量相当于400颗美国投在日本的原子弹。事故导致32人当场死亡,环境保护组织绿色和平组织2006年发表的报告称,切尔诺贝利核事故导致27万人患癌,间接死亡人数达9.3万。此外,切尔诺贝利核电站没有绝大多数核电站具有的安全壳。这次事故被称作历史上最严重的核电事故,切尔诺贝利城因此被废弃。
        然而,除了人为原因,自然灾害也会导致核泄漏。2011年3月11日,日本东北太平洋地区发生里氏9.0级地震,继而发生海啸,导致福岛核电站受到严重影响,第一核电厂的放射性物质泄漏,1、3、4号机组发生氢气爆炸。日本政府将福岛第一核电站报废处理分为三个阶段:核污染水处理、核燃料取出和核电站整体拆除“废炉”。整个处理计划耗时约35年。但是,由于辐射量非常大的问题,相关作业进展不顺利,原定于2017年内开始的3号机组燃料棒取出作业,延后至2018年中期实施。这是继2015年6月第二次推迟工程进度。屡次的推迟工作,足以见核泄漏影响的长久。
        由于两次核泄漏所导致的后果极为严重,世界各国对核电的利用也愈发谨慎。在福岛核事故之后,各国都紧急展开安全检查工作,并推迟新建核电项目审核。时任美国总的奥巴马下令对美国所有核电站进行全面检查,加拿大在要求全国核电厂进行检查,欧盟也立即展开了核电厂风险和安全评估,而日本本国则暂停了所有核电厂。
        我国对核安全是非常重视的。在福岛事故发生之后,国务院召开会议立即对我国核设施全面检查,严格审批新上核电项目。两次核泄漏事故告诉我们,在严格遵守操作规格的同时,也应当关注自然灾害的影响。为了保证核电厂安全,我国对于核电厂内设备以及各项操作要求严格。2017年1月份,因部件制造不符合标准和违反标准规范私自返修的问题,环保护分别对上海瑞纽机械股份有限公司和中国核工业二三建设有限公司做出了核安全行政处罚决定。
        两大难题:核废料处理和热污染
        尽管人们对核电站的安全问题非常担心,但现在核电技术已经非常成熟,核电的选址、建设、环保以及运行等各方面都有非常严格的科学论证,保证了其安全。因而事实上,从核电出现到现在,始终面临的问题并非安全问题,而是核废料的处理和热污染问题。
        核废料是核物质在核反应堆(原子炉)内燃烧后余留下来的核灰烬,具有极强烈的放射性,而且其半衰期长达数千年、数万年甚至几十万年。
        目前,大部分处理手段是将核废料进行固化后,暂存在核电厂内的废物库中,经过5~10年后运往国家规划的放射性废物库贮存或处理。但到现在为止,还没有一个国家能够找到安全、永久处理高放射性核废料的办法,而世界公认的最安全可行的方式将废料永久保存在地下深处的特殊仓库。但核废料无法处理仅仅意味着无法在短时间内消灭,其本身在储存过程中的安全性还是有保障的。
        大的有核国家,比如美国、俄罗斯都在他们本国找到了暂时存储核废料的地点。2010年美国国会通过,决定在美国西部内华达州沙漠地区存放美国核废料。俄罗斯决定在西伯利亚无人区建立核废料存放地,并欢迎其他国家付费存放。部分人口密集的有核国家很难找到合适的核废料存储地,而德国宣布不再新建核电站也与此原因有关。
        核电站的另一个问题是热污染。受制于常规岛内的用于发电的现有蒸汽汽轮机热效率较低,因而其比一般化石燃料电厂会排放更多废热到周围环境中,故核能电厂的热污染较严重。
        核电站散热需要大量的水,因而许多核电站都建在距离水源较近的地方。核电站热污染会对水体造成损害,致使水体含氧量降低,毒性增大,影响海洋生物的正常生存。早在1993年,台湾核电二厂排水口捕捉到生长畸形的幼体鱼,引发了“秘雕鱼事件”,是“热污染”中非常极端的事件。
        目前核电站对于循环冷却水的处理方式有两种:一是直接排放至自然水域,即直接将吸收发电乏汽余热的冷却水排至自然水域,通过与受纳水体的掺混从而将大量余热带入水域,称为“一次循环冷却”;二是排至冷却塔,通过冷却塔来冷却循环水,冷却水携带的余热经冷却塔释放到环境大气中,称为“二次循环冷却”。由于内陆缺水,一般会建造冷却塔来冷却循环水,而滨海电站相邻着海洋,有大量海水中和,为了节省成本一般采用一次循环冷却。
        对于核电冷却水的处理方式,其实是环保人士和企业之间的博弈,如何兼顾环保和经济是追求的重点。 2010年美国加州出台水资源保护政策,逐步淘汰采用直流冷却系统的海冰河口电站,以保证水体环境不会被破坏。
        核电发展——有支持也有反对
        世界核电经过几十年的发展历史,已经是一种成熟的能源,被广泛应用。虽然目前只有八个国家具有核武器制造能力,但却有56个国家拥有民用研究堆。全球有16个国家很大程度上以来核电,其核电占比超过本国电力供给的1/4。法国电力来源中,核电贡献3/4左右;比利时、捷克、芬兰、匈牙利、斯洛伐克、瑞典、瑞士,斯洛文尼亚,乌克兰等国的核电占比达1/3或更多;南韩、保加利亚核电提供30%以上的电能;美国、英国、西班牙、罗马尼亚核电占各国电能的20%;日本过去很大成分上依赖核电,占比超过1/4。在那些不持有核电厂的国家中,意大利和丹麦,能源供给中,有  10%来自于核电。
        目前,全世界核电机组数量排名前五的国家分别是美国、法国、日本、俄罗斯和中国。在2011年福岛核电事故之后,日本关停了国内所有在运核电站,包括世界上发电能力最大的日本柏崎刈羽核电站,但由于日本能源消耗大但资源贫瘠, 2015年日本重新启动了国内部分核电站。
        据世界核能协会数据,截至2016年1月1日,全球在运核电反应堆共439座,总装机共计38.25万兆瓦,在建反应堆66座,装机容量达7.03万兆瓦,拟建设核电反应堆为158座,装机容量为17.92万兆瓦。目前为止,全世界现有核电机组超过450座。
        大部分国家对核电持有期许,并规划未来新增核电机组,然而基于安全性考虑,也有国家对核电持否定态度。德国对于核电的计划经历过几次变更,在福岛核电站事故之后,其规划到2023年逐步淘汰核电,退出核电舞台。
        我国大陆核电从上世纪70年代初开始起步。1984年第一座自主设计和建造的核电站——秦山核电站破土动工,并于1991年12月15日并网成功。目前为止,我国大陆在运核电机组达到35台。环保部部长陈吉宁曾表示,到2020年,中国核电机组数量将达到90余台,从装机容量上讲将超过法国,成为世界第二的核电大国。
        面对核电,我国并未停止发展脚步。《电力发展“十三五”规划》中指出,到2020年,我国核电装机容量将达到0.5亿千瓦。近日,国家国防科技工业局副局长、国家原子能机构副主任王毅韧在提到核工业发展时表示,“到2020年,我国核电运行和在建装机将达到8800万千瓦。”。针对我国核电厂布局,他表示,“当前我国核电站建设集中分布在东南沿海,但现有核燃料循环产能主要分布在西部,距离核电站较远。这个布局不合理,需要优化。”(能源新闻网