利用核能對環(huán)境會產(chǎn)生哪些影響呢？

【專家解說】：核能開發(fā)利用現(xiàn)狀及對環(huán)境的污染 唐 浩 【關鍵詞】：能源危機 核能發(fā)展 開發(fā)利用現(xiàn)狀 核電 環(huán)境污染 【摘要】：面對日益加劇的能源危機以及化石能源的利用產(chǎn)生的溫室效應、環(huán)境污染等問題，世界各國都對能源的發(fā)展決策給予極大重視。核能是一種清潔、安全、技術成熟的能源，開發(fā)利用核能成為能源危機下人類做出的理性選擇。本文著重闡述了核能的發(fā)展歷程、核能的開發(fā)利用現(xiàn)狀以及核能的開發(fā)利用對環(huán)境造成的影響，分析了核能、核電相對于傳統(tǒng)能源的明顯優(yōu)勢，指出了大力開發(fā)利用核能、發(fā)展核電是實現(xiàn)人類社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，清潔、高效的核能有著廣闊的發(fā)展前景。 能源是人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的保障性資源，同時能源問題也是世界性的問題。目前人類所使用的能源主要是化石能源，自19世紀70年年代產(chǎn)業(yè)革命以來，化石燃料的消費量急劇保持增長，90%以上的世界經(jīng)濟活動所需的能源都依靠化石能源提供，由于大量消耗，這類資源正趨于枯竭；同時化石燃料的大規(guī)模利用也帶來了嚴重的環(huán)境污染，導致了溫室效應和全球氣候變暖等一系列環(huán)境問題。能源危機與環(huán)境危機日益緊迫，尋找新的清潔、安全、高效的能源是人類所面臨的共同任務。 現(xiàn)代社會中，除了煤炭、石油、天然氣、水力資源外，還有許多可利用的能源，如風能、太陽能、潮汐能、地熱能等等，但是由于技術問題和開發(fā)成本等因素，這些能源很難在近期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和利用；而核能是一種經(jīng)濟、安全、可靠、清潔的能源，同各種化石能源相比起來，核能對環(huán)境和人類健康的危害更小，這些明顯的優(yōu)勢使核能成為新世紀可以大規(guī)模使用的安全和經(jīng)濟的工業(yè)能源。從20世紀50年代以來，前蘇聯(lián)、美國、法國、德國、日本等發(fā)達國家建造了大量的核電站， 由于核電具有巨大的發(fā)展?jié)撃芎蛷V闊的利用前景，和平發(fā)展利用核能將成為未來較長一段時期內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。 1 能源危機與發(fā)展核能的必然性 由于人類對化石能源的大規(guī)模開發(fā)利用，可供開采的化石能源日益衰竭，在世界一次能源供應中約占87.7% , 其中石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然氣占23.9%。非化石能源和可再生能源雖然發(fā)展迅猛、增長很快, 但仍保持較低的比例, 約為12.3%。根據(jù)《2004年BP 世界能源統(tǒng)計》, 截止到2003年底, 全世界剩余石油探明可采儲量為1565.8億噸, 2003年世界石油產(chǎn)量為36.79億噸, 即可供開采年限大約42 年。煤炭剩余可采儲量為9844.5 億噸, 可供192 年，天然氣剩余可采儲量為175.78 萬億立方米, 可供67 年。化石燃料在使用過程中也造成了嚴重的環(huán)境污染，溫室效應、酸雨和全球氣候變暖等全球性的環(huán)境問題不斷加劇，資源危機和環(huán)境危機使人類文明的可持續(xù)發(fā)展受到制約和挑戰(zhàn)。 在已知的可再生新能源中，由于技術上的困難和經(jīng)濟性等因素，已開發(fā)的太陽能、風能、沼氣等均未能大規(guī)模利用，只有水電資源已大規(guī)模開發(fā)利用，盡管尚可繼續(xù)開發(fā)，但僅靠水電資源難以滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展的需求，由此看來 ，要使可再生能源達到全面應用并足以支持經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的水平，還需要相當一段進一步開發(fā)的時期。由于新的可再生清潔能源目前面臨技術和成本的問題，只有核能是一種既清潔、又安全可靠且經(jīng)濟上具競爭力的最現(xiàn)實的替代能源。 根據(jù)國際原子能機構的一位專家發(fā)表的報告，一座裝機容量為100萬KW 的燃煤電廠，每年要耗煤250萬噸，所排放的廢物有：二氧化碳650萬噸（含碳200萬噸），二氧化硫1.7萬噸，氮氧化物4000噸，煤灰28萬噸（其中含有毒重金屬約400噸）。而同樣規(guī)模的一座壓水堆核電站，每年才消耗低濃鈾25噸（相當于天然鈾150噸），所排放的廢物為：經(jīng)處理固化的高放廢物9噸（體積約3立方米），將被存放于地下深層與環(huán)境隔絕的巖井中，另有中放廢物200噸、低放廢物400噸。核電廠不排放二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物，且1kgU-235裂變產(chǎn)生的能量相當于200噸標準煤。據(jù)有關報告顯示，現(xiàn)在世界每年因燃燒化石燃料所排放的二氧化碳已達55億噸（以碳計）之多，而截止1993年的統(tǒng)計，由于使用核能發(fā)電已使世界二氧化碳的排放減少了8%。所以在未來相當一段時期內(nèi)，發(fā)展利用核能將成為21世紀人類應對能源危機和實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。 2 核能的發(fā)展歷程與開發(fā)利用現(xiàn)狀 2.1 核能發(fā)展的簡單歷程 人類對核能的現(xiàn)實利用始于戰(zhàn)爭。核能的戰(zhàn)爭用途在于通過原子彈的巨大威力損壞敵方人員和物資, 達到制勝或結束戰(zhàn)爭的目的, 目前人類對核能的開發(fā)利用主要是發(fā)展核電, 相對與其他能源, 核能具有明顯的優(yōu)勢。核電站的開發(fā)與建設開始于20世紀50年代，1954年，前蘇聯(lián)建成電功率為5000kW 的實驗性核電站；1957年，美國建成電功率為9萬kW 的希平港原型核電站；這些成就證明了利用核能發(fā)電的技術可行性。國際上把上述實驗性和原型核電機組稱為第一代核電機組。 20世紀60年代后期以來，在試驗性和原型核電機組基礎上，陸續(xù)建成電功率在30萬kW 以上的壓水堆、沸水堆、重水堆等核電機組，它們在進一步證明核能發(fā)電技術可行性的同時，使核電的經(jīng)濟性也得以證明：可與火電、水電相競爭。20世紀70年代，因石油漲價引發(fā)的能源危機促進了核電的發(fā)展，目前世界上商業(yè)運行的四百多座核電機組大部分是在這段時期建成的，稱為第二代核電機組。 第三代核電設計開始于20世紀80年代， 第三代核電站按照URD或EUR 文件或IAEA 推薦的新的安全法規(guī)設計，但其核電機組的能源轉換系統(tǒng)（將核能轉換為電能的系統(tǒng)）仍大量采用了第二代的成熟技術，預計一般能在2010年前進行商用建造。從核電發(fā)達國家的動向來看，第三代核電是當今國際上核電發(fā)展的主流。 與此同時，為了從更長遠的核能的可持續(xù)性發(fā)展著想，以美國為首的一些工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)聯(lián)合起來組成“第四代國際核能論壇”（GIF），進行第四代核能利用系統(tǒng)的研究和開發(fā)。第四代是指安全性和經(jīng)濟性都更加優(yōu)越，廢物量極少，無需廠外應急，并具有防核擴散能力的核能利用系統(tǒng)，其目標是到2030 年后能進行商用建造。 2.2 世界核能的利用現(xiàn)狀與核電的發(fā)展 1954年前蘇聯(lián)世界建成第一座發(fā)電功率為5000KW 的試驗性核電站, 美國則在1957年12月建成了發(fā)電功率達90000KW的希平港壓水堆核電站。20世紀60年代到70年代, 是世界各國經(jīng)濟快速發(fā)展時期, 電力需求也以十年翻一番的速度迅速增長, 此時, 核電的安全性和經(jīng)濟性得到驗證, 相對于常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)越性鮮明地顯現(xiàn)出來, 給核電發(fā)展提供了一個廣闊的市場。核電迅速實現(xiàn)了標準化、批量化的建設和發(fā)展。 國際原子能機構公布的一份報告顯示, 立陶宛核能發(fā)電在全國發(fā)電總量中所占的比重接近80%, 這一比重在世界上是最高的。在世界主要工業(yè)大國中, 法國核電的比例高, 核電占國家總發(fā)電量的78%, 位居世界第二, 日本的核電比例為40%, 德國為33% , 韓國為30% , 美國為22% , 而我國僅為2%右, 發(fā)展空間很大。 由于三里島核電站事故尤其切爾諾貝利核電站事故, 核能在上世紀90年代發(fā)展速度明顯放緩, 核恐懼和高成本使得核能利用較高的發(fā)達國家重新審視核電的利弊, 美國90年代一直致力于核電站的維護而不是新建; 在歐洲, 許多國家也在討論如何迅速關閉其核電廠。但進入新世紀核電又受到世界各國的重視，出現(xiàn)了較快的發(fā)展勢頭。截至2007年12月, 全世界正在運行中的反應堆有439座, 相比2002年的444座微量下降, 但發(fā)電能力穩(wěn)步上升, 總發(fā)電量達到37117GW , 全世界核電供應已經(jīng)達到總供電量的16%, 許多國家達到總供電量的1/3。 隨著國際能源價格的進一步飆升, 2000年以來發(fā)達國家正在轉變其原有的核電發(fā)展態(tài)度, 調整原有的核電發(fā)展計劃。美國2005年通過能源政策法, 聯(lián)邦政府開始積極鼓勵建設新的反應堆。英國政府在2008年2月宣布將投巨資發(fā)展核電,在2020年以前, 新建反應堆6個, 使英國的電力供應提高18%。據(jù)國際原子能機構預測, 到2030年, 全球核電所占份額將增加到27%。正在崛起的發(fā)展中國家能源需求旺盛, 其核能增長最快, 1999到2020年間將增長417% , 尤其是發(fā)展中的亞洲, 據(jù)世界原子能機構的統(tǒng)計, 未來65座正在興建或正在立項的核電站中, 2/3分布在亞洲各國。中國目前運行核電機組11個,核電比例為119 % , 核電裝機容量900萬千瓦, 計劃到2020年提高到4000萬千瓦。印度運行核電機組17個, 核電比例為216% , 計劃到2020年增加20至30個新核電機組，所以目前核電的擴展以及近期和遠期的發(fā)展前景仍集中在亞洲，亞洲地區(qū)尤其是發(fā)展中國家發(fā)展核電的勢頭強勁。 2.3我國能源的利用特點與核能的開發(fā)利用現(xiàn)狀 3 核能的利用對環(huán)境造成的影響 雖然核能具有來源豐富、安全、清潔、高效等明顯的優(yōu)點，但是核能仍然可能對環(huán)境造成嚴重的污染，對人類社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成重大損害。核能的利用對環(huán)境造成的污染主要是放射性污染。核能利用上的任何疏忽、無知、差錯，其結果并不亞于爆發(fā)一場小型核戰(zhàn)爭，有時甚至遺患無窮，給人類的生活乃至生存，投下可怕的陰影。目前核陰云主要來自核廢料的嚴重污染，使用核能所產(chǎn)生的核廢料會產(chǎn)生危險的輻射，并且影響會持續(xù)數(shù)千年。 到目前為止，全世界核能民用的歷史上僅發(fā)生過兩起重大核安全事故。1979年3月，美國三哩島核電站二號堆發(fā)生了一次嚴重的失水事故，幸好由于堆的事故冷卻緊急注水裝置和安全殼等設施發(fā)揮了作用，使排放到環(huán)境中的放射性物質含量極小，雖然并沒有造成大的人員傷亡但在經(jīng)濟上卻造成了10到18億美元的損失，事故的危害尚在進一步觀測調查中。1984年4月，前蘇聯(lián)基輔附近的切爾諾貝利核電站發(fā)生事故，造成大量的發(fā)射性物質泄漏，30km范圍內(nèi)的居民被迫撤離，歐洲不少國家也受到輕微的核污染，引起了強烈的國際反響。據(jù)報道，有31人死亡，203人受傷，135000人被疏散。 當前對環(huán)境造成污染的放射性核素大多來自核電站排放的廢物，核電可能產(chǎn)生的放射性廢物主要是放射性廢水、放射性廢棄和放射性固體廢物。1座100萬KW的核電站1年卸出的泛燃料約為25t，其中主要成分是少量未燃燒的鈾、核反應后的生成物——钚等放射性核素，核廢料中的放射性元素經(jīng)過一段時間后會衰變成非放射性元素。此外，還有鈾礦資源的開發(fā)問題，由于鈾礦資源的開發(fā)造成的廢棄、廢水、廢渣等污染也不可忽視，對鈾尾礦也必須進行妥善處理，如果處理不好，將會覆蓋農(nóng)田、污染水體，甚至對自然和社會都造成嚴重影響。一旦發(fā)生核事故或核泄漏，對人類和環(huán)境造成的影響都是災難性的，只有加強核安全和輻射安全的管理，處理好放射性核廢料，合理科學地利用核能，才能保證核能安全的開發(fā)利用。 3 展望未來，4 核能有廣闊的發(fā)展前景 21 世紀初人類面臨發(fā)展的能源瓶頸, 傳統(tǒng)能源存量不足, 效率低, 污染大。目前“三足鼎立”的核能、水能、燃氣能中核能優(yōu)勢明顯, 核電具有資源豐富、高效、清潔而安全的相對優(yōu)勢, 水電資源的開發(fā)取決于長遠生態(tài)影響的評估和科學論證, 燃氣能受制于資源的存量, 其他可再生新型能源如風能、生物質能特別是太陽能由于成本高、效率低, 短期內(nèi)難以成為能源供應主力, 因此, 未來20——30 年核電將會迅速發(fā)展以緩解人類能源需求的燃眉之急。 21 世紀的能源格局是核能、水能、燃氣能“三足鼎立”, 核電的開發(fā)和利用給生態(tài)資源、環(huán)保護、社會生活以及經(jīng)濟發(fā)展帶來巨大利益, 也對人類的安全和可持續(xù)發(fā)展形成潛在威脅, 從可持續(xù)發(fā)展的角度對核電開發(fā)和利用進行分析, 能更好地保護環(huán)境和促進人類利益。 【參考文獻】 彭俊 愈軍，世界核電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢簡介，核安全，2007（4）. 傅濟熙，可持續(xù)發(fā)展與核能利用，中國核工業(yè)·核能論壇，1999（2）. 歐陽予，核能和平利用的發(fā)展歷程與前景展望，電氣技術，2009（8）. 譚衡霖 徐光平等，核能利用與我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略關系，電力環(huán)境保護，2008（1）. 唐黎標，世界各國如何處置核廢料. 歐陽予，世界核電國家的發(fā)展戰(zhàn)略歷程與我國核電發(fā)展，中國核電，2008（2）. 劉艷紅 李剛，核能是危險還是安全的，科學之友，2009（8）.