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核电事业将在挫折中前进
发布时间:2011-03-22 来源:中国科学院近代物理研究所 侯明东 【字号: 小  中  大 

2011年3月11日日本发生9.0级强烈地震,并引发海啸,受其影响福岛第一核电站发生了核泄漏,这不仅使灾难中的日本人民雪上加霜,更引起了全世界对核辐射的恐慌和核能利用的疑惑,核电事业的发展正经历着严重的挫折。

1938年12月德国科学家奥托·哈恩发现了原子核的裂变现象,1942年12月2日意大利物理学家费米领导建成世界上第一座可控原子反应堆。1945年7月美国研制出第一颗原子弹。1954年6月27日,前苏联在奥布宁斯克建成世界第一座电功率5MW试验核电站。从此开辟了人类核能和平利用的新纪元。

核电站是利用原子核的链式裂变反应获得的能量发电的。铀235在中子轰击下分裂成两个或多个原子核,并释放出巨大的能量。与此同时,裂变还会放出2-3个中子,这些中子会进一步引起其他铀核的分裂。依次下去,不断地产生中子,不断地产生伴随有大量能量释放的核裂变。在反应堆中利用控制棒使得平均只有一个中子会打击某个铀核,触发一次新的裂变,只有持续的链式反应,而没有倍增过程。核反应的速率是严格控制的,所以,能量以不变的速率释放出来,将水加热,产生蒸汽。蒸汽驱动汽轮机,汽轮机驱动发电机,产生电能的过程与火力发电厂是类似的。

因为,在核电站的核燃料中铀-235的含量约为3%-5%,为低浓度铀。即使失去控制,核电站也不可能像原子弹那样发生核爆炸,各种核武器的装料必须采用铀-235含量高达90%以上的高浓缩铀。

现代的压水堆核电站的反应堆中,有很完善的措施保证放射性物质不会外泄。为防止放射性物质外逸设置了多道屏障:核燃料是在锆合金的包壳管内,核反应是在坚固的压力容器内进行,一回路与燃料之外还有个钢筋混凝土安全壳。与核反应的核心部分接触的一回路的冷却水是与外界完全隔离。在蒸汽发生器中,直接接触反应核心的一回路水与二回路水发生热交换,产生蒸汽,推动汽轮机发电。在发电机内做完功的蒸汽被外界冷的海水冷却成水。来自核电机组的辐射量比环境本底的辐射小得多,对周围居民没有辐射影响,一般每年在0.01毫希沃特以下。

除了设计之外,世界各国的核电站都有严格的管理制度,无论哪个环节、出现何种程度的安全事故,都要及时报告,再由管理者向政府主管部门和公众通报,决不隐瞒。还会经常举行新闻发布会,与媒体沟通,向社会释疑。

国际原子能机构把核电站事故分为7个等级。3级以下没有任何危害,3级以上对人、环境有不同的伤害。4级是设施内的事故:堆芯严重损坏,放射性物质少量外泄,对工作人员有严重健康影响,公众受到相当于规定的剂量限值量级的照射,一般不需要采取防护行动。5级为具有场外风险的事故:堆芯严重损坏,放射性物质有限外泄,部分实施当地的应急计划。6级为严重事故:放射性物质大量外泄,可能需要全面实施当地的应急计划。7级为特大事故:放射性物质大量外泄,可能有严重的健康影响和环境后果。只有5、6、7级事故,才能影响到核电站以外的公众,才需要对公众采取防护措施。在核电半个世纪的发展历程中,先后发生过两次严重的事故,1979年美国三里岛核事故为5级,1986年原苏联切尔诺贝利核事故为7级。

这次日本福岛核电站事故的级别从4级提升至5级,与美国三里岛核事故同级。福岛第一核电站的三个机组损毁,导致设施内放射大量辐射物质,是日本迄今最严重的核泄漏事故。与切尔诺贝利核悲剧不同的是,此次日本的核事故中反应堆的安全壳未受到严重损害。因此就目前而言,泄漏的放射性物质仍是有限的,不会对周围环境造成太大影响。

日本福岛核电站事故告诫我们,核电站安全不仅是自身运行的安全,还要有抵御外力破坏的能力,如地震、飓风、雷电以及军事袭击。这两者都依赖于技术上先进的设计。目前在建的先进的第三代核反应堆和未来第四代核反应堆发展的方向都应把提高安全性放在首位,然后才是改善经济性。可以说没有安全性就没有核能的利用。

目前,全球有超过30个国家拥有核电站,总数近500座,核电已超过全球发电总量的16%。核能是人类和平利用核能的成功范例,核能是一种安全、清洁的新能源。核能在缓解世界能源不足和保护环境给人类带来的利益是毋庸置疑的。但美国三里岛核电站、前苏联切尔诺贝利核电站以及日本福岛核电站这三次严重的核事故震动了全世界,给国际能源界空前的打击,并对人类核电事业的发展产生了深远的影响。虽然,其他能源工业生产中,一次事故所造成的伤亡和损失可能远大于核电站事故。但由于核泄漏波及的地区可能不局限于一个国家以及危害的时间可能长达数十年,在人们心灵的创伤和心理上的恐惧是极其巨大的。然而,人类无法彻底放弃核能,关键是如何防范灾难再度发生。三次核电站事故其教训是深刻的,在技术上、管理上及事故处理方面向世界提供了许多难得的宝贵经验和教训,为今后核电的发展提供若干有益的借鉴。

人类每项技术的发展都付出过惨痛的代价。1903年世界上第一架飞机,仅飞行了59秒,就坠落了。航天飞机也经历了挑战者号、哥伦比亚号两次失事,使14名宇航员献出了宝贵的生命。就是已商业运营的民航飞机也常有空难发生,各种交通事故每天都在发生。煤矿也时而发生瓦斯爆炸。这些造成的伤亡要远大于核电站事故造成的伤亡。一个技术的成熟不可能一步就达到完美的程度,完善和发展永远没有止境。需要一代一代人不懈的努力,正是这种不屈不挠的探索精神,推动了科学的进步,创造了人类今天的文明。相信核电发展中的一点挫折,不会阻挡人类核能利用的步伐,蕴藏在原子核内的能量,终将为人类服务。

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