核能又称原子能,是指原于核裂变、原子核聚变或在其转变过程中所择敢的能量。可以说,在人类生存的地球上和宇宙之中,有着取之不尽、用之不竭的核
能源。从本世纪30年代末科学家们发现利用中于轰击铀原于核可维持链式核裂变反应井获得巨大能量至今的50多年间,核能的开发利用无论在技术上、经济上,还是生产规模上,都已取得了突飞猛进的进展。今天,核能已经公认为是替代有限化石能源的未来最重要的能源。
核反应堆是实现可控核裂变链式反应的工程装置,是
核电站的核心。按照用途的不同,反应堆大致可分为研究堆、生产堆和动力堆三类。
核电就是由不同埃型的动力堆,利用堆芯
核燃料的原子核裂变反应,释放出的巨大热能推动发电机组所发出的强大电力。目前,全世界已有26个国家(或地区)拥有运行中的核电站,到1990年12月,总计共有423台核电机组,净装机总容量达3,26亿千瓦,约占世界总发电量的16%,其中核发电量超过总发电量50%的国家有法国(74.5%)、比利时(60.1%)、匈牙利(5I.4%),接近或超过20%的有南朝鲜(49.1%)、瑞典(45.9%)、瑞士(42.6%)、西班牙(35.9%)、保加利亚、”芬兰、德国、捷克、日本、美国、阿根廷和英国。我国台湾省已有6台核电机组正在运行,其总装机容量为489万千瓦,1990年核发电量占全省总发电量的35.2%。
从1954年世界上第一座核电站建成至今已有近5000个堆年的核电站安全运行,总的来看,核电是一种安全、可靠、清洁的新型能源,具有十分广阔的发展前景。
核电站与
核安全核电站一般由提供热能(高温、高压蒸汽或燃气)的动力氓和发出电力的发电机组两大部分组成。通常,称动力堆厂房为“核岛”,称发电机厂房为:常规岛。本文所说的“核安全”,均指“核岛”部分的安全问题。广义的“核安全”,还应包括履行《核不扩散条约》和国际原子能机构《规约》中关于扩大原子能的和平利用,以及防止核扩散和接受国际核监督的核保障。
核电站所用的动力堆有重水堆、高温气冷堆、石墨水堆、轻水堆和快中于增殖堆等多种堆型。在轻水堆中又有沸水堆和压水堆之分。由于当今世界各
国核电站应用最广,技术也最为成熟的是压水堆,故我们对安全性的讨论,也以压水堆型核电站为主。
一提起核电站,人们往往把它同原子弹相提井论,担心核电站一旦发生事故,排出的放射性就会造成灾祸,这显然是一种误解和无必要的疑虑。反应堆绝不可能像原子弹那样爆炸,因为它们是性能完全不同的两个系统。各种核武器的装科,均必须采用含铀达90%以上高浓集铀或近100%纯钚,而发电用堆芯核燃料均为低浓集铀,含铀一般仅为3%左右,它放大量铀同位素及其他材料所稀释,在任何情况下,即使失去控制,也不可能发生核爆炸。所谓核动力堆的安全性,其含义是指反应堆设施对工作人员、广大公众的健康和安全,以及对周围环境的保护应具有的切实可靠的保证。即应做到:
首先,在正常运行情况下,反应堆厂房外的放射性辐射以及向外排放的放射性物质,对工作人员和周围人群造成的放射性辐照和对周围环境造成的放射使污染,应远远低于规范规定的允许水平。其次,在事故情况下,无论是内部原因或者是外部原因所5l起的事故甚至灾难性的事故,反应堆保护系统和专用安全设施能及时迅速投入,以确保堆芯安全,防止大量放射性物质泄漏到周围环境中去。
正是为了实现上述安全目标,核电建设从设计直至退役采取了一切必要的可能手段和措施,使事故发生的机率降到最小最小。
大家知道,任何一项新技术的应用在给人类带来巨大利益的同时,必然也伴随着一定的危害和风险,问题的关键在于如何把危害和风险限制在尽可能低,从而可被人们普遍接受的水平。这不仅与技术发展水平、社会和经济发展程度有关,而且还受人们的传统观念、心理状态、知识结构、习惯势力等多种因素的影响。对核电所具有的潜在危害的认识,同样也受到上述因素的影响。但是,人们对待风险的态度有两点却是公认的:其一,一个新系统进入社会生活,它所带来的社会风险应远远低于社会现有风险水平;其二,它为社会带来的利益越大,允许带来的风险也越大。为认清核能系统的风险水平,我们可通过若干方面的比较来加以鉴别。
第一,与其他社会实践和自然现象所致危害风险比较。据统计,人类疾病死亡风险为0.01,是一个相当大的风险,自然灾害风险为10-6,是最低参考风险。显然,这两项风险不以人的意志为转移,只能校迫接受。机动车事故造成的风险达2.5×10-4,但发达社会离不开汽车带来的利益,故对此风险仍愿接受。据此,可以认为10-4是人为事故最大可接受风险度(其他事故如跌落、火灾、溺水、中毒、水路运输、空中运输、铁路、触电、雷击、台风、龙卷风等事故风险度均在10-5~10-7)。可见,将
核电事故风险度定在10-7,肯定可以认为符合上述公认原则而被广大公众所接受。何况,压水埃核电站运行至今,实际风险度远比10-7低得多。
第二,与其他能源危害比较。仅以核能与化石能源中的煤炭相比,因煤炭是人们早已习惯使用的燃料,对其产生的危害往往认为是完全可以接受的。但实际上,燃煤电站危害是多方面的:一是燃煤产生大量有毒有害废气。一座100万千瓦装机容量的燃煤电站,每年消耗原煤约300万吨,向大气排放烟尘约77万吨,二氧化硫约6万吨,氮氧化物1.3万吨,强致病物质3,4苯并花等多环芳香烃630公斤和大量温室气体二氧化碳;二是排放的烟尘中含有相当数量的砷、锦等有毒物质,三是排出的放射性物质如镭-226、228,钍-228、232,钋-210,钾-40,氡-220、222等造成的辐射。而核电站可避免上述有害气体和烟尘的排放。据有关资料统计,化石类能源的平均危害比核能的危害要高1—2个数量级。
第三,与天然、人工辐射照射的比较。人类生活在自然环境中,到处都有辐射源的照射。外层空间的宇宙射线、地壳本身的放射性、空气和食物中含有的天然放射性物质等,均构成了天然辐射源的照射。医疗诊断和治疗用的x射线、г射线及放射性核素药品,核试验和核电站运行向环境释放的放射性核素,各种职业性照射以及日常生活中受到的照射(如彩色电视荧光屏、荧光涂料表盘、吸烟、空中飞行等)也构成了附加人工辐射。实践表明,核电站正常运行时对周围居民的照射最大为0.05毫希,有的仅为0.00l毫希,平均约0.008毫希,比国际辐射防护委员会规定的居民允许接受剂量当量标准5毫希约低600倍,大约仅为每个人体内。钾对自身放射性照射的5%,每天吸20支烟产生放射性照射的0.8%。