核能的發(fā)展前景和當(dāng)前存在的問題

核能發(fā)展的背景

自從第一次石油危機(jī)以來，世界各國(guó)競(jìng)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(shí)間內(nèi)枯竭。今后幾十年里，世界各國(guó)為爭(zhēng)奪石油資源將不可避免發(fā)生國(guó)家間的沖突乃至戰(zhàn)爭(zhēng)，最近的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)就是爭(zhēng)奪石油資源最好的例子。同時(shí)傳統(tǒng)能源還會(huì)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(huì)給人帶來隱患。[1]

據(jù)最近幾十年對(duì)能源的需求量和人口增長(zhǎng)速度的分析可知，世界對(duì)能源的總需求量約15～20a增加一倍。到21世紀(jì)中期地球上對(duì)能源的需求水平至少需10的14次冪W。石油和天然氣價(jià)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(dá)國(guó)家，核電站及其他核設(shè)施的相繼退役， 既給反對(duì)核能找到了借口， 也給核能的發(fā)展提供了機(jī)遇——如果核廢物能夠適當(dāng)處理的話。[2][3]

世界十大污染城市，中國(guó)竟然占了有八個(gè)，我國(guó)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(gè)城市的名單分別為：貴陽(yáng)、重慶、太原、蘭州、米蘭、淄博、北京、廣州、墨西哥、濟(jì)南。核能作為一種安全、可靠、清潔、經(jīng)濟(jì)的能源,目前已成為一些發(fā)達(dá)國(guó)家的首選,也成為我國(guó)能源發(fā)展的趨勢(shì)。

核能是潔凈安全的能源

1945年8月6日和8月9日，美國(guó)分別在日本廣島、長(zhǎng)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(dāng)?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(dān)心，核電反應(yīng)堆會(huì)不會(huì)出現(xiàn)原子彈那樣的爆炸呢？絕對(duì)不會(huì)。因?yàn)楹穗姺磻?yīng)堆與原子彈的設(shè)計(jì)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?zhǔn)搅炎兎磻?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(diǎn)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(diǎn)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?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，巨大的核能在極短的時(shí)間內(nèi)（不到幾個(gè)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(gè)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(yán)重事故情況下，也不會(huì)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(yùn)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(guó)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(huì)衰變成別的元素，因而它們的毒性將隨著時(shí)間的推移而衰減。實(shí)際上，由于核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)外的整個(gè)循環(huán)過程中，都采取了嚴(yán)密的隔離措施，因而它的毒性對(duì)環(huán)境的實(shí)際影響，從開始就比燃煤電廠小得多。在正常運(yùn)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(duì)周圍居民不會(huì)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(qiáng)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(duì)環(huán)境的影響進(jìn)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(duì)環(huán)境的污染比相同功率的核電站對(duì)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(yùn)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(guó)際會(huì)議，簽署了《京都議定書》要求工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)的規(guī)定，廣大居發(fā)允許從核工業(yè)區(qū)接受的最大個(gè)人劑量為5毫希/年，平均個(gè)人劑量為1.7毫希/年，而核電站的設(shè)計(jì)指標(biāo)是邊界居民發(fā)的限制劑量不超過0.05毫希/年。我國(guó)國(guó)家核安全法規(guī)要求核電站在正常運(yùn)行工況下對(duì)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(hù)，嚴(yán)格按照國(guó)際和國(guó)家放射性防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。電站建成后，對(duì)附近居發(fā)的放射性劑量小于0.01毫希/年，遠(yuǎn)低于國(guó)際及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。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(dāng)大的。未來核廢料處理任務(wù)是相當(dāng)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(guó)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(shí)驗(yàn)證明，這些核廢料桶即使投到6000m以下的海底也不會(huì)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(huì)給人們帶來危害。而且，為了保證安全處理，各國(guó)在投放時(shí)還要受到國(guó)際監(jiān)督。陸地核廢料處理有其相對(duì)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(xiǎn)。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(duì)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(jì)念切爾諾貝利核事故20周年而發(fā)表的一些文章報(bào)道，當(dāng)年發(fā)生事故時(shí)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(dú)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(shí)及其后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里,先后參加了消除核事故后果的人員(包括國(guó)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(guó)的軍警、消防、醫(yī)護(hù)等各類有關(guān)人員)，共達(dá)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(jì)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(bào)道，切爾諾貝利核事故受害者雖然都已列為社保救援對(duì)象，但能兌現(xiàn)各項(xiàng)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(guó)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(hào)核反應(yīng)堆如何長(zhǎng)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(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作。

   切爾諾貝利事故后，世界各國(guó)尤其是東歐國(guó)家都加強(qiáng)了對(duì)反應(yīng)堆安全的關(guān)注。（美國(guó)1979年的三里島核事故已對(duì)西方的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)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(guó)家對(duì)前蘇聯(lián)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)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(jì)的所有反應(yīng)堆的安全性都得到了大幅改進(jìn)，這主要是因?yàn)殡S著東西方之間的交流的不斷增加，東歐國(guó)家的安全文化得到了不斷增強(qiáng)。此外，東歐國(guó)家還投入巨資來改進(jìn)反應(yīng)堆的安全性。

目前，所有RBMK反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)缺陷都已得到了彌補(bǔ)。在最初的設(shè)計(jì)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?zhǔn)椒磻?yīng)和輸出功率就會(huì)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(jìn)：改進(jìn)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(yùn)行，反應(yīng)堆自動(dòng)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(jìn)。

德國(guó)核安全機(jī)構(gòu)的一份報(bào)告表示，目前不可能會(huì)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(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展形勢(shì)預(yù)測(cè)，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(dòng)力所具有的有益于環(huán)境保護(hù)的明顯優(yōu)勢(shì)，將使核電事業(yè)蓬勃發(fā)展。核能作為先進(jìn)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(jì)性、安全性、無污染性三大優(yōu)勢(shì)，核能發(fā)電具有很好的發(fā)展前景。就我國(guó)而言，目前我國(guó)的核電僅占全國(guó)能源總量的2%，為配合國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，中國(guó)首先要發(fā)展的就是核電。我國(guó)核電發(fā)展的最新目標(biāo)是：到2010年在運(yùn)行核電裝機(jī)容量1200萬千瓦；2020年前要新建核電站31座，在運(yùn)行核電裝機(jī)容量4000萬千瓦；在建核電裝機(jī)容量1800萬千瓦。達(dá)到這一目標(biāo)將意味著，國(guó)家今后每年需新開工建設(shè)兩個(gè)百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組，需要總投資5000多億元。

印度的投資計(jì)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(shí)施了核電振興計(jì)劃，目前有至少8臺(tái)機(jī)組正在興建中,這將使該國(guó)的核電裝機(jī)容量從目前的250萬千瓦達(dá)到2012年的760萬千瓦，目標(biāo)是在2020年再建31座核電廠，使核電裝機(jī)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，印度屆時(shí)的電力供給中將有15%是來自核電。2006年3月,印度與美國(guó)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(guó)際核查