作者:记者 倪伟波综合报道 来源: 发布时间:2017-7-5 15:19:54
安全利用 “核”你在一起

 
1938年,德国科学家奥托·哈恩和他的助手斯特拉斯曼用中子轰击铀原子核发现核裂变现象,从此揭开了核能的神秘面纱。
 
随着第二次世界大战的爆发,核能技术得到了快速发展。1945年8月6日,重达4吨多、内装有64公斤的铀—235的原子弹“小男孩”,在日本广岛上空起爆。
 
“小男孩”第一次让人类意识到,核能竟拥有如此巨大的威力。然而,核武器在战争中的使用令军事家和政治家惊喜,却让普通民众感到恐慌。
 
直至1951年,美国首次在爱达荷国家反应堆试验中心进行了核反应堆发电的尝试,发出了100千瓦的核能电力,成功迈出了人类和平利用核能的第一步。3年后,前苏联建成世界上第一座真正意义上的核电站,并为前苏联农业生产项目提供所需电力。
 
彼时,民众才得以知晓,核能不只可以用于恐怖的核武器,还能成为能源。自此,核能开始逐渐过渡到和平利用的年代。
 
谈“核”色变
 
目前,全世界有30个国家拥有核电站,主要分布在欧美发达国家。截至2016年4月,全球共计在运核电机组444台,总装机容量38627.6万千瓦。世界核协会统计数据显示,2015年,全世界核能发电总计24413亿千瓦时,全球发电总量中,核能发电比例超过10%。
 
然而,任何一种能源的开发利用都如硬币的两面。
 
石油钻探过程中可能会出现油井爆炸和原油泄漏;煤炭开发过程中可能出现矿难,使用过程中会造成空气污染。而对于核能的开发利用,最令人担忧的莫过于安全问题。这正如瑞典核物理学家帕克金森那个形象的比喻,“核能有些像马戏团里的猛兽,听话时让人感到其乐无穷,而一旦失控,后果不堪设想。”
 
1979年美国三里岛核泄漏事件、1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故以及2011年日本福岛核电站事故,至今仍让人心有余悸。
 
特别是31年前发生的切尔诺贝利核事故,当时由于人为失误,核电站4号机组反应堆发生爆炸并引起大火,30人当场死亡,逾8吨强辐射物泄漏。此次核泄漏事故使核电站周围6万多平方公里的土地受到直接污染,320多万人受到核辐射侵害,酿成了人类和平利用核能史上最大的灾难。直至现在,仍有数以万计的人承受着辐射所致病痛的折磨。
 
旧伤未愈,又添新伤。2011年3月11日,日本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸,致使福岛核电站发生核泄漏。由其造成的影响自西向东,贯穿了整个太平洋,再次为核安全敲响了警钟。
 
核辐射、核泄漏、核爆炸……人们谈“核”色变。而核安全问题也时刻触动着世界各国的神经,反核的呼声日益强烈。
 
2011年,德国率先宣布在2022年之前关闭国内所有核电站。随后,瑞士、比利时、西班牙和法国相继宣布逐步放弃或缩减核能,扩大使用可再生能源。
 
即便如此,这也并不能阻挡核能在一次能源消费“大军”中坚定前行的脚步。
 
据美国石油业协会估计,在2050年之前,世界经济的发展对煤炭依赖程度将越来越高。然而,在2250~2500年之间煤炭将消耗殆尽,矿物燃料供应枯竭,在2060年左右天然气短缺现象也将会发生。因此,新能源的开发迫在眉睫,否则人类将在21世纪中叶面临严峻的能源危机。
 
当然,也许对普通民众而言,能源危机似乎遥不可及,但是对一个国家而言,能源是经济发展的重要支柱。特别是在世界各国资源争夺战进入白热化的今天,和平开发与安全利用核能成为解决能源问题最行之有效的方法。
 
挑战仍存
 
从全球视野来看,虽然日本福岛核事故影响了世界核电发展进程,但在确保安全的前提下,主要核电大国和一些新兴国家仍将核电作为低碳能源发展的重要方向。
 
体积小而能量大绝对是核能首屈一指的“专长”。核能比化学能大几百万倍,1千克铀裂变时释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量。
 
不仅如此,核燃料的运输量相较于传统燃料要小得多,也更为便捷。举例来说,一座大型核电厂每年要用掉80吨核燃料,只要2只标准货柜就可以运载。如果换成燃煤,则需要515万吨,要用20吨的大卡车运705车才够;而如果使用天然气,则需要143万吨,相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。
 
另外,地球上核燃料资源储藏量丰富,已探明的铀矿至少有460万吨,相当于4万亿吨煤的能量,可供人类使用200年。并且,随着科技的不断深入发展,越来越多的放射性元素都可以作为核原料,因此从理论上讲,核能资源不会枯竭。
 
更为重要的是,核能在发电过程中几乎不产生二氧化碳,污染物排放几乎为零,对环境的影响可以说是微乎其微。相较于其他清洁能源,核电同样具备了很多无法比拟的优势:持续运行时间长、电力供应稳定、不受气候影响等等。
 
尽管核能从禀赋方面看起来比较乐观,但是围绕核能的争议却从未消停。
 
首当其冲的便是对其安全性的顾虑。前述的几次核事故对人类所造成的影响极其深远,为应对核电站可能出现的问题,各国纷纷在核安全上下功夫:完善规章制度,强化救援,采用最新、最安全的技术标准等多措并举。
 
然而,这些事故并不是故事的最终结局。未来,核安全挑战仍然在世界范围内存在。
 
其次,便是对发展核能的成本的担忧。事实上,核电站的确造价不菲,投资成本较高,每千瓦造价通常相当于火电的3倍以上,水电的1.6倍以上,而且也比风能、太阳能、生物能等其他清洁能源的成本高。
 
而且,新项目也让成本估计更难以实现。例如,法国建造的一个1600兆瓦的欧洲压水反应堆(EPR)最初估计耗资33亿欧元,但是在长时间的工程延误之后,按照目前的核算,估计造价将达到105亿欧元。
 
由于安全性的考虑,建设核电站的周期都较长,一般都在7年以上,而风电、油电设施的建设期一般仅需1年左右。
 
此外,处理所产生的放射性废物以及让核电站在接近寿命末期时“退役”产生的费用也很昂贵,因为废料有危险的时间要远远长于核电站的运行寿命——核电站的运行寿命大约为40年,而钚的活性减少一半就大约需要2.4万年。
 
同样,核电站的更新换代也需要巨大的资金投入。以欧盟为例,目前欧盟共有129个核电站反应堆,分布在16个欧盟国家境内,发电量占欧盟用电总量的27%。核电站反应堆平均寿命为30年,到2050年,大约90%的核电站需要关闭。
 
任重道远
 
如今,以欧洲为首的多个国家正开始从核电发展中“撤退”。不过,这并不能遏制其强劲的发展势头。
 
瑞典大瀑布电力公司市场战略负责人马库斯·博克曼恩就曾指出,对于核能而言,虽然它的维护成本比其他能源更高,但短期边际成本更具竞争力,因而成为一些国家不愿放弃的“一块肉”。在油价下行的大背景下,核能作为新能源的市场前景同样备受瞩目。
 
而历史也同样表明,人类没有因为飞机失事而停止飞行,没有因为原油泄漏而停止开采石油,没有因为航天飞机爆炸而停飞航天飞机。同样,人类也不会因为核泄漏而停止利用核能。自1954年诞生至今,核电历经半个多世纪的发展,技术也日臻完善。
 
就中国而言,从20世纪70年代开始核电领域相关研究,到1991年建成第一座商业运营核电站——秦山核电站。历经20多年发展,我国已经掌握了三代核电技术。
 
截至2015年10月底,中国大陆运行核电机组27台,总装机容量2550万千瓦;在建核电机组25台,总装机容量2751万千瓦。此外,中国还开发出具有自主知识产权的大型先进压水堆、高温气冷堆核电技术。
 
值得一提的是,作为中国自主研发的三代核电技术示范工程,“华龙一号”已经投入建设,中国核电俨然成了国家的一张外交名片。
 
随着我国鼓励清洁能源和新能源的利用,未来我国核电建设势头更劲。无论是《电力发展“十三五”规划》《能源发展“十三五”规划》还是《能源技术创新“十三五”规划》,都相继传递出安全高效发展核能的积极信号,同时也指引了我国核能技术创新发展的方向。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2017年6月刊 封面)
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