從福島核電站看核電

1、從福島核電站看核電2011年3月11日下午，日本東部海域發(fā)生里氏9.0級(jí)大地震，并引發(fā)海嘯。位于日本 本州島東部沿海的福島第一核電站停堆，且若干機(jī)組發(fā)生失去冷卻事故，3月12日下午， 一號(hào)機(jī)組發(fā)生爆炸。3月14日，三號(hào)機(jī)組發(fā)生兩次爆炸。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省原子能安全保安 院承認(rèn)有放射性物質(zhì)泄漏到大氣中，方圓若干公里內(nèi)的居民被緊急疏散核電站就此發(fā)生核 泄漏事故，引起強(qiáng)烈的國(guó)際反應(yīng)，對(duì)近幾年正在復(fù)興的核能造成了很大沖擊，德國(guó)更是宣布 永久放棄核電。大部分國(guó)家暫緩了核電發(fā)展的計(jì)劃，但沒(méi)有任何放棄核電的跡象。說(shuō)到核電，第一印象應(yīng)該是在廣島和長(zhǎng)崎的兩顆核炸彈，不但爆炸的破壞力驚人，所產(chǎn) 生的的核輻射甚至到今日

2、都還沒(méi)消去。其實(shí)核能的發(fā)展還不過(guò)區(qū)區(qū)百年，但是卻對(duì)人類的生 產(chǎn)生活甚至世界的進(jìn)程都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。1895年11月8日，來(lái)自原子核內(nèi)部的能量信息開(kāi)啟了核能時(shí)代的大門(mén)一德國(guó)維爾茨 堡大學(xué)物理學(xué)的教授倫琴(W.K.R6ntgen )在進(jìn)行一次陰極射線的實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次注意到了 放在射線管附件的熒光物質(zhì)發(fā)光。經(jīng)過(guò)幾天的研究，倫琴確認(rèn)這種發(fā)光是由一種未知的輻 射引起的，因此他將這種未知輻射稱為“X射線”，這一發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了世界，“是原子物理學(xué)誕 生的標(biāo)志之一”，倫琴也因?yàn)檫@一發(fā)現(xiàn)獲得了 1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，成為第一個(gè)獲此 殊榮的物理學(xué)家。在接下來(lái)的幾年中，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性，英國(guó)物理學(xué)

3、家 湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，居里夫人發(fā)現(xiàn)了放射性元素針和鐳?？梢赃@么說(shuō)19世紀(jì)的末葉，經(jīng)典物理學(xué)陷入了危機(jī)，X射線、放射性、電子、針和鐳 這四大發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟了原子物理、核物理、粒子物理、放射化學(xué)研究的新紀(jì)元，拉開(kāi)了核能科學(xué) 的序幕，為核能科學(xué)的誕生打下了基礎(chǔ)。進(jìn)入20世紀(jì)之后，核能科學(xué)緩慢發(fā)展。1911年，盧瑟福通過(guò)a散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子核。 但是當(dāng)時(shí)人們對(duì)于原子核的了解只限于一些整體的特性，對(duì)于其內(nèi)部構(gòu)造一無(wú)所知，所以， 探索原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)成為了當(dāng)時(shí)物理學(xué)研究的熱門(mén)課題。1919年，盧瑟福用a粒子轟擊干 燥的氮?dú)?，擊中了氮的原子核，使得氮轉(zhuǎn)化為氧，并釋放出一個(gè)質(zhì)子，實(shí)現(xiàn)了人類歷史以來(lái) 第一次人工核反應(yīng)。

4、1932年，盧瑟福的學(xué)生查德威克(J. Chadwick)發(fā)現(xiàn)了中子。中子的 發(fā)現(xiàn)，為打開(kāi)原子核世界禁錮的大門(mén)提供了鑰匙，同時(shí)也為核能的開(kāi)發(fā)應(yīng)用創(chuàng)造了條件，預(yù) 示著核能時(shí)代的即將來(lái)臨。中子發(fā)現(xiàn)后不久，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成的理論假設(shè)被普遍接 受。中子不帶電荷，很容易接近原子核并被吸收，因此，核物理學(xué)家們開(kāi)始使用中子作為轟 擊各種元素原子核的炮彈，從此一系列的重要發(fā)現(xiàn)接踵而來(lái)，20世紀(jì)30年代也被譽(yù)為核物 理學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)代。1939年1月27日是核物理發(fā)展史上重要的一天，在這一天舉行的華盛頓第五次國(guó)際理 論物理討論會(huì)上，丹麥物理學(xué)家玻爾(N. H. D. Bohr)宣布了哈恩等人的發(fā)現(xiàn)以及邁特

5、納 等人的理論解釋。核裂變現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以后，各國(guó)的核物理學(xué)家們意識(shí)到，鈾原子核吸收中子產(chǎn) 生裂變，釋放出能量的同時(shí)會(huì)放出第二代中子，如果第二代中子多于一個(gè)，就有可能引起鏈 式核反應(yīng)，進(jìn)而引起核爆炸。從此，核電開(kāi)始應(yīng)用到軍事和生產(chǎn)中。核電在軍事上的運(yùn)用主要是核導(dǎo)彈以及核動(dòng)力的潛艇、航母的設(shè)備。二戰(zhàn)時(shí)核能被以武 器的形式最先利用了，雖然是因?yàn)榈聡?guó)想要扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局，美國(guó)等被迫與之競(jìng)爭(zhēng)首先做出了原子 彈，并用于迫使日本投降。但是其存在確確實(shí)實(shí)是有巨大威脅的。二戰(zhàn)結(jié)束后，進(jìn)入冷戰(zhàn)時(shí) 期美蘇競(jìng)爭(zhēng)制造核武器，其破壞力可以破壞地球多次。中國(guó)等國(guó)也在壓力下不得不研制核武 器。不過(guò)值得慶幸的是，直到現(xiàn)在也沒(méi)有多少個(gè)國(guó)家真

6、正掌握核技術(shù)。面對(duì)日益加劇的能源危機(jī)以及化石能源的利用產(chǎn)生的溫室效應(yīng)、環(huán)境污染等問(wèn)題，世界 各國(guó)都對(duì)能源的發(fā)展決策給予極大重視。核能是一種清潔、安全、技術(shù)成熟的能源，開(kāi)發(fā)利 用核能成為能源危機(jī)下人類做出的理性選擇。發(fā)展核電是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的 必然選擇，清潔、高效的核能有著廣闊的發(fā)展前景。而現(xiàn)在，主要的核電的運(yùn)用方式就是核 電站。核電站就是在一座或若干座動(dòng)力反應(yīng)堆中將原子核裂變釋放的核能轉(zhuǎn)換成熱能來(lái)發(fā)電 或發(fā)電兼供熱的動(dòng)力設(shè)施。它與火電站最主要的不同是蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。核電站利用核能產(chǎn)生 蒸汽的系統(tǒng)稱為“核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)”，這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)核燃料的核裂變能加熱外回路的水來(lái)產(chǎn) 生蒸汽。從原理上

7、講，核電站實(shí)現(xiàn)了核能一熱能一電能的能量轉(zhuǎn)換。從設(shè)備方面講，核電站 的反應(yīng)堆和蒸汽發(fā)生器起到了相當(dāng)于火電站的化石燃料和鍋爐的作用。目前世界上核電站采 用的反應(yīng)堆有壓水堆、沸水堆、快堆以及高溫氣冷堆等，但比較廣泛使用的是壓水反應(yīng)堆， 約占核電總裝機(jī)容量的7 0%。壓水反應(yīng)堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑，它是從軍用堆基 礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的最成熟、最成功的動(dòng)力堆堆型。核電廠用的燃料是鈾。反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。用鈾 制成的核燃料在“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生連續(xù)裂變而產(chǎn)生大量熱能，再用處于高壓力下的循 環(huán)水（或其他物質(zhì)）把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起

8、旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來(lái)，并通過(guò)電網(wǎng)送到四面八方。核反應(yīng)堆的合理結(jié)構(gòu)應(yīng)該是：核燃料+慢化劑+熱載體+控制設(shè)施+防護(hù)裝置。在核電廠設(shè)計(jì)中，始終把安全放在第一位，在設(shè)計(jì)上考慮了當(dāng)?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的最嚴(yán)重的地 震、海嘯、熱帶風(fēng)暴、洪水等自然災(zāi)害，即使發(fā)生了最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，反應(yīng)堆也能安全停閉， 不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窈妥匀画h(huán)境造成危害。在核電廠設(shè)計(jì)中甚至還考慮了廠區(qū)附近的堤壩坍塌、 飛機(jī)附毀、交通事故和化工廠事故之類的事件等。核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行，采用了縱深 防御的原則，從設(shè)備上和措施上提供多層次的重疊保護(hù)，確保放射性物質(zhì)能有效地包容起來(lái) 不發(fā)生泄漏?？v深防御包括以下五道防線：第一道防線：精心設(shè)計(jì)，精心施

9、工，確保核電站的設(shè)備精良。有嚴(yán)格的質(zhì)量保證系統(tǒng)， 建立周密的程序，嚴(yán)格的制度和必要的監(jiān)督，加強(qiáng)對(duì)核電站工作人員的教育和培訓(xùn)，使人人 關(guān)心安全，人人注意安全，防止發(fā)生故障。第二道防線：加強(qiáng)運(yùn)行管理和監(jiān)督，及時(shí)正確處理不正常情況，排除故障。第三道防線：設(shè)計(jì)提供的多層次的安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，防止設(shè)備故障和人為差錯(cuò)釀成 事故。第四道防線：?jiǎn)⒂煤穗娬景踩到y(tǒng)，加強(qiáng)事故中的電站管理，防止事故擴(kuò)大。第五道防線：廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，努力減輕事故對(duì)居民的影響。有了以上互相依賴 相互支持的各道防線，核電站是非常安全的。當(dāng)然，核電的應(yīng)用也是一把雙刃劍，有他完美的一面，也存在著不可避免的缺點(diǎn)等待著 以后解決。一般來(lái)說(shuō)

10、核電是清潔能源，對(duì)環(huán)境影響小.核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的 污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會(huì)造成空氣污染。核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng) 的二氧化碳。并且消耗資源也少。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬(wàn)倍。核能要比化 學(xué)能大得多，所以核電站所消耗的核燃料比同樣功率的火電廠所消耗的化石燃料要少得多。 核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國(guó)際經(jīng)濟(jì)情勢(shì)影 響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。但是核電的缺點(diǎn)也不容忽視。核能電廠會(huì)產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過(guò)之核燃 料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對(duì)相當(dāng)大的政治困擾。 并且核

11、能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境裹，故核能電廠 的熱污染較嚴(yán)重。另外核能電廠投資成本太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高。核能電廠較不適 宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)興建核電廠較易引發(fā)政治歧見(jiàn)紛爭(zhēng)。最可怕的是核電廠的 反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會(huì)對(duì)生態(tài)及民眾造成傷害?？偟膩?lái)說(shuō)核電的和平應(yīng)用是人類的一大幸事，在保證核電站的安全運(yùn)行條件下，核電站 帶個(gè)人們的是更加清潔的能源，更加便利、迅捷的動(dòng)力系統(tǒng)。雖然歷史見(jiàn)證過(guò)幾次核點(diǎn)應(yīng)用失誤而帶來(lái)的人間慘劇:核彈的爆炸以及一次又一次的核 電站的核泄漏，但是核電作為未來(lái)主要的能源的進(jìn)程已經(jīng)勢(shì)不可擋，未來(lái)必定屬于核電?，F(xiàn) 而今，世界上應(yīng)經(jīng)有三十多個(gè)國(guó)家擁有和建設(shè)了核電站，并且核電帶來(lái)的電力占據(jù)了全球 15%的總發(fā)電量了。出于對(duì)環(huán)保、生態(tài)和世界能源供應(yīng)等的考慮，核電作為一種安全、清潔、 低碳、可靠的能源，已被越來(lái)越多的國(guó)家所接受和采用，在全球部分地區(qū)掀起了核電建設(shè)熱 潮。如今，越來(lái)越多的國(guó)家正在考慮或啟動(dòng)建造核電站的計(jì)劃，已有6