核能的發(fā)展前景和當前存在的問題

核能發(fā)展的背景

自從第一次石油危機以來，世界各國競相發(fā)展節(jié)能技術(shù)，但是人類目前可利用的能源資源畢竟有限，主要能源將在未來幾十年至100多年的時間內(nèi)枯竭。今后幾十年里，世界各國為爭奪石油資源將不可避免發(fā)生國家間的沖突乃至戰(zhàn)爭，最近的伊拉克戰(zhàn)爭就是爭奪石油資源最好的例子。同時傳統(tǒng)能源還會帶來環(huán)境問題，如溫室氣體的增加可引起氣候變化等。而核電站放射性物質(zhì)泄漏事故，核燃料埋藏處理等終究會給人帶來隱患。[1]

據(jù)最近幾十年對能源的需求量和人口增長速度的分析可知，世界對能源的總需求量約15～20a增加一倍。到21世紀中期地球上對能源的需求水平至少需10的14次冪W。石油和天然氣價格的上漲， 以及溫室氣體減排壓力， 使得核能利用備受關(guān)注。在歐美發(fā)達國家，核電站及其他核設(shè)施的相繼退役， 既給反對核能找到了借口， 也給核能的發(fā)展提供了機遇——如果核廢物能夠適當處理的話。[2][3]

世界十大污染城市，中國竟然占了有八個，我國城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展問題已經(jīng)迫在眉睫。這十個城市的名單分別為：貴陽、重慶、太原、蘭州、米蘭、淄博、北京、廣州、墨西哥、濟南。核能作為一種安全、可靠、清潔、經(jīng)濟的能源,目前已成為一些發(fā)達國家的首選,也成為我國能源發(fā)展的趨勢。

核能是潔凈安全的能源

1945年8月6日和8月9日，美國分別在日本廣島、長崎扔下了兩顆原子彈，造成數(shù)十萬人員死傷。原子彈產(chǎn)生的沖擊波、光輻射、貫穿輻射、放射性污染、電磁脈沖給當?shù)鼐用窈铜h(huán)境帶來了深重的災(zāi)難。至今，人們還是“談核色變”，核恐怖的心理還難以完全抹凈。因而有人擔心，核電反應(yīng)堆會不會出現(xiàn)原子彈那樣的爆炸呢？絕對不會。因為核電反應(yīng)堆與原子彈的設(shè)計思想、構(gòu)造和部件是完全不同的。原子彈是一種不可控的鏈式裂變反應(yīng)裝置，它需要高濃度裂變物質(zhì)（93%以上的鈾—235或钚—239），由復(fù)雜精密的引爆系統(tǒng)點火，引爆前裂變物質(zhì)都分散布置在炸彈外層，彈內(nèi)沒有任何吸收中子的物質(zhì)，只有在引爆裝置點火起爆后，外層裂變物質(zhì)才被迅速地壓縮到中心，立刻形成不可控制的鏈式裂變反應(yīng)，巨大的核能在極短的時間內(nèi)（不到幾個微秒）釋放出來，又無法帶走，因此，就發(fā)生了不可控制的核爆炸。而核電站反應(yīng)堆是一個可控制的裂變反應(yīng)裝置，且一般采用鈾——235.含量只有2%~5%左右的低濃鈾裂變物質(zhì)作燃料，分散布置在反應(yīng)堆內(nèi)，即使在最嚴重事故情況下，也不會發(fā)生核爆炸。核電不僅是一種高密度的優(yōu)質(zhì)能源；還可減少交通運輸方面的壓力（一座100萬千瓦核電廠，一年所燒的燃料只有20~30噸核燃料，而一座100萬千瓦的煤電廠，一年要燒掉200~300萬噸煤）。

核電廠采用了縱深防御的原則，設(shè)置了防止放射性物質(zhì)外泄的幾道屏障，確保杜絕或減少核輻射。

目前，國外一座100萬千瓦核電站，一年卸出的核燃料約25噸，其中主要是鈾和钚等重金屬。經(jīng)過后處理，提出其中的鈾和钚以后，就減少到10噸。由于它們會衰變成別的元素，因而它們的毒性將隨著時間的推移而衰減。實際上，由于核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)外的整個循環(huán)過程中，都采取了嚴密的隔離措施，因而它的毒性對環(huán)境的實際影響，從開始就比燃煤電廠小得多。在正常運行中排放出來的稀有氣體和微量放射性物質(zhì)，使附近居民受到的輻照劑量每年只有0.018毫希。而一座相同功率的燃煤發(fā)電廠，通過煙囪排放的煙灰中僅鐳、釷等放射性元素，使附近居民受到的輻照劑量每年接近0.048毫希:為核電站影響的2.7倍。即使在事故情況下，核電站的放射性污染也是很小的，對周圍居民不會有很大影響。相反，燃煤發(fā)電廠在一般情況下，每年還要向大氣環(huán)境排出幾萬噸二氧化硫、氧化氮等有害氣體及幾百千克苯并芘強致癌物質(zhì)?，F(xiàn)以100萬千瓦的核電站和100萬千瓦的火電廠對環(huán)境的影響進行比較（見附表）。

由上表可以看出，100萬千瓦的燃煤發(fā)電廠對環(huán)境的污染比相同功率的核電站對環(huán)境的污染大得多。燃煤電廠不僅產(chǎn)生許多的爐渣（一座100萬千瓦的煤電廠，每年要排出20多萬噸爐渣）和大量廢氣，排出的爐渣和煙氣中還含有約400噸重金原（如鉛、砷、鎘、汞等）和少量放射性物質(zhì)（如鈾、釷、鐳等）。燃煤電廠比正常運行的核電站所產(chǎn)生的輻照劑量高；產(chǎn)生酸雨也是燃燒煤放出的二氧化硫和氮氧化物所造成的；燒煤電廠還放出大量二氧化碳，造成溫室效應(yīng)，將使全球氣溫上升，全球氣溫變暖，可能引發(fā)熱浪、干旱、洪澇和暴風(fēng)雨等自然災(zāi)害。1997年，日本京都召開防止全球氣候變暖國際會議，簽署了《京都議定書》要求工業(yè)發(fā)達國家在2008~2012年把溫室氣體平均排放量比1990年各自減少6%~8%。環(huán)保的巨大壓力，使人們非常關(guān)注清潔的能源——核電。法國1980年到1986年間核電總發(fā)電量增加46%，而排放的硫氧化物都減少了56%，氮氧化物減少了9%，塵埃減少了36%，大氣質(zhì)量有明顯改善。據(jù)國際輻射防護委員會的規(guī)定，廣大居發(fā)允許從核工業(yè)區(qū)接受的最大個人劑量為5毫希/年，平均個人劑量為1.7毫希/年，而核電站的設(shè)計指標是邊界居民發(fā)的限制劑量不超過0.05毫希/年。我國國家核安全法規(guī)要求核電站在正常運行工況下對周圍居民產(chǎn)生的年輻射劑量不得超過0.25毫希/年。秦山30萬千瓦核電站放射性三廢處理和輻照防護，嚴格按照國際和國家放射性防護標準進行設(shè)計。電站建成后，對附近居發(fā)的放射性劑量小于0.01毫希/年，遠低于國際及國家標準。這說明核電站的放射性影響是微不足道的，它比?？措娨暯邮艿姆派湫詣┝窟€小。從以上大量數(shù)據(jù)說明，核電是一種非常清潔的能源。

雖說，核能是一種非常潔凈的能源，但是，核廢料的危害還是相當大的。未來核廢料處理任務(wù)是相當重的。目前，核廢料的處理一般分海洋處理和陸地處理兩種方法。多數(shù)國家采取的是海洋處理方法，即將核廢料桶投入到選定的海域4000m以下的海底去。實驗證明，這些核廢料桶即使投到6000m以下的海底也不會破裂、泄漏。就是萬一鐵桶在海底壞裂了，它逸射到海面上來的劑量也只有人體允許攝入量(每年5毫希/年)的一千萬分之一，一般不會給人們帶來危害。而且，為了保證安全處理，各國在投放時還要受到國際監(jiān)督。陸地核廢料處理有其相對合理的一面。低放射性廢料埋藏在淺層地表中，高放射性廢料則埋藏在幾千米以下的深層地殼中，一般都不存在污染的危險。而且，陸地埋藏的核廢料中，有些并不適于海洋處理，而一旦需要，陸地埋藏的廢料還可以回收。隨著全球核電站的數(shù)量不斷增加，核廢料對自然環(huán)境的威脅越來越大。如何安全永久地處理核廢料將是全球科學(xué)工作者面臨的重要課題。

切爾諾貝利事故及其啟示

在人類發(fā)展核能源的歷程中，給人們創(chuàng)痛最深的便是1986年4月6日的切爾諾貝利核事故了。

據(jù)俄羅斯媒體為紀念切爾諾貝利核事故20周年而發(fā)表的一些文章報道，當年發(fā)生事故時切爾諾貝利核電站附近地區(qū)曾有5.2萬居民被有組織地撤離或獨自遷往別處；如今仍有180萬俄羅斯人生活在受到了放射性污染的地區(qū)；在核事故發(fā)生時及其后相當長一段時間里,先后參加了消除核事故后果的人員(包括國防部、內(nèi)務(wù)部、緊急情況部、衛(wèi)生部及其他有關(guān)部委系統(tǒng)所屬的烏克蘭、俄羅斯等前蘇聯(lián)許多加盟共和國的軍警、消防、醫(yī)護等各類有關(guān)人員)，共達20余萬人。由于受到切爾諾貝利核污染而不治身亡者年年出現(xiàn)。在莫斯科著名的米京斯基公墓專門為已犧牲的消除切爾諾貝利核事故后果的參加者們修建了一座十分醒目的紀念碑。如今仍然幸存的一些切爾諾貝利核事故的受害者不少已成為殘疾人。據(jù)媒體報道，切爾諾貝利核事故受害者雖然都已列為社保救援對象，但能兌現(xiàn)各項醫(yī)保、福利待遇的只占總數(shù)的30%~40%；至2006年3月1日俄羅斯全國在這方面欠帳資金總額超過10億盧布。姑且不談切爾諾貝利核電站發(fā)生爆炸的4號核反應(yīng)堆如何長久保障平安，偌大一片地區(qū)的

環(huán)境污染問題如何徹底治理，僅從眾多核事故受害者的善后處理這一方面就可以看出，消除切爾諾貝利核電站事故的災(zāi)難性后果真是談何容易，的確是一項長期而艱巨的工作。

   切爾諾貝利事故后，世界各國尤其是東歐國家都加強了對反應(yīng)堆安全的關(guān)注。（美國1979年的三里島核事故已對西方的反應(yīng)堆設(shè)計和操作程序產(chǎn)生了重要影響。在三里島事故中，雖然反應(yīng)堆受到損壞，但并未造成放射性泄漏，也未發(fā)生人員傷亡事件。）盡管西方國家對前蘇聯(lián)反應(yīng)堆設(shè)計的安全性沒有抱任何幻想，但是從切爾諾貝利事故中汲取的某些教訓(xùn)同樣也可適用于西方的反應(yīng)堆。事故發(fā)生后，前蘇聯(lián)設(shè)計的所有反應(yīng)堆的安全性都得到了大幅改進，這主要是因為隨著東西方之間的交流的不斷增加，東歐國家的安全文化得到了不斷增強。此外，東歐國家還投入巨資來改進反應(yīng)堆的安全性。

目前，所有RBMK反應(yīng)堆的設(shè)計缺陷都已得到了彌補。在最初的設(shè)計中，如果發(fā)生冷卻水喪失或轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝氖鹿?，堆芯中的核鏈式反?yīng)和輸出功率就會不斷上升。這就是導(dǎo)致切爾諾貝利事故發(fā)生的主要原因。所有RBMK反應(yīng)堆目前都已得到了改進：改進了控制棒，添加了中子吸收劑，將鈾-235的豐度從1.8%提高到2.4%，反應(yīng)堆堆芯在低功率情況下能夠更穩(wěn)定地運行，反應(yīng)堆自動停堆裝置目前能夠更迅速地發(fā)揮作用，其他安全設(shè)備也得到了改進。

德國核安全機構(gòu)的一份報告表示，目前不可能會重現(xiàn)1986年的切爾諾貝利核事故。

核能主導(dǎo)未來

近年來，根據(jù)世界各國經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展形勢預(yù)測，由于能源資源缺乏和溫室效應(yīng)使全球變暖的威脅，加上核動力所具有的有益于環(huán)境保護的明顯優(yōu)勢，將使核電事業(yè)蓬勃發(fā)展。核能作為先進能源的一種，必將在滿足未來能源的需求中起到重要的作用。

由于核能發(fā)電具有經(jīng)濟性、安全性、無污染性三大優(yōu)勢，核能發(fā)電具有很好的發(fā)展前景。就我國而言，目前我國的核電僅占全國能源總量的2%，為配合國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，中國首先要發(fā)展的就是核電。我國核電發(fā)展的最新目標是：到2010年在運行核電裝機容量1200萬千瓦；2020年前要新建核電站31座，在運行核電裝機容量4000萬千瓦；在建核電裝機容量1800萬千瓦。達到這一目標將意味著，國家今后每年需新開工建設(shè)兩個百萬千瓦級核電機組，需要總投資5000多億元。

印度的投資計劃也同樣令人驚嘆。由于能源匱乏,世界上人口第二眾多的印度實施了核電振興計劃，目前有至少8臺機組正在興建中,這將使該國的核電裝機容量從目前的250萬千瓦達到2012年的760萬千瓦，目標是在2020年再建31座核電廠，使核電裝機容量從不足3000兆瓦增加為2萬兆瓦，其中多數(shù)將建在重工業(yè)集中的西部地區(qū)。如果實現(xiàn)這一目標，印度屆時的電力供給中將有15%是來自核電。2006年3月,印度與美國簽署民用核能協(xié)議，由后者提供核技術(shù)和燃料，條件是印度同意它的14座核反應(yīng)堆接受國際核查