整理/ 實習記者 周文吉
3月 11日,日本九級大地震、十米海嘯和福島核電事故引起了全世界的關注歐洲一些國家的哄搶麵具、中國一些地區的哄搶食鹽,從某種程度上折射出人類對自然災害的恐懼。隨之,一係列關於核泄露帶來巨大危害的相關報道,核事故的殺傷力,足以讓人們談“核”色變。
小小核能如何能產生巨大威力?福島事故爆發的原因及其對我國環境和食品衛生產生什麽影響?我國核電站發展的現狀及普通民眾在日常生活中如何應對核事故?……圍繞著這一係列問題,來自中山大學中法核工程與技術學院副教授蔡傑進作出了深入淺出的解析回答。
核能的和平利用
日本地震、海嘯引發的福島核電站安全事故,再一次將核電的安全問題推到台前。福島核泄漏在中國引發的各種傳言,顯示了部分人對於核電知識缺乏了解,甚至有人認為中國不應該發展核電能源。
“事實上,核電是安全能源。”蔡教授說,核能汙染少,不排放大量煙塵、二氧化碳、二氧化硫和固體廢渣,放射性遠遠小於火電站。核電恰恰是實現環保和低碳的有效途徑。他舉例,在安全操作進行下,核電站周圍每年承受輻射量相當於乘坐一次飛機所發出的輻射量。此外,核能固體廢料相對少,方便封存處理,而核電站產生煤渣等大量固體廢物。核電需要燃料少,每一公斤鈾235,經全部裂變後釋放能量相當於 2400~2700噸燃燒煤,可以大大緩解交通運輸壓力。
蔡教授認為,目前人們對核電站的恐懼,主要是因為大多數人不了解情況,把核武器和核電站混為一談,擔心核電站一旦發生事故,排出的放射性物質就會造成災禍。這是一種誤解和沒必要的疑慮。其實核能是一種安全、清潔的新能源,從第一座核電站建成以來,全世界已投入運行的核電站近 450座,50年來基本上是安全正常的。核電不是核武器,反應堆絕不可能像原子彈那樣爆炸,兩者是兩種完全不同的核能利用形式。
核能是人類可和平利用的,它是利用反應堆實現核能持續均衡的釋放,並且把它轉換成電能。核能的兩大特點是能量巨大、反應速率快,因此,核能可與地震、火山爆發的能量相比擬。原子彈是人類利用核能的一個創舉,可惜作為戰爭工具,在人們的心目中留下核恐怖的陰影。但核能和原子彈是兩回事。原子彈實際上是不可控核裂變反應的裝置,即一旦引發,反應就不能中止,直到爆炸,是一次性的。科技的進步使人們實現了可控核裂變反應,這個裝置就是反應堆,人們可以通過控製反應堆狀態,按需要調節核裂變反應水平,釋放出核能,而且可以反複使用。各種核武器的裝料,必須采用含鈾達 90%以上的高濃度鈾或近 100%純鈈,而發電用堆芯核燃料均為低濃度鈾,鈾濃度隻有3%-5%,它被大量鈾同位素及其他材料所稀釋,且分散布置,在任何情況下都不可能緊聚集,即使失去控製,也不可能發生核爆炸。正像低度啤酒和高度白酒都含有酒精,白酒因
酒精含量高可以被點燃,而啤酒則因酒精含量低不能被點燃一樣。而且反應堆還有多重安全保護係統,確保它不會失控。所以說核電是非常安全的能源利用形式。
蔡教授接著闡述,可控核聚變將是未來能源發展方向。首先,它資源極其豐富。氘是氫的一種同位素,天然氫中含氘0.0153%,氘在水中存在。海洋 3m厚的水層含氘可供世界 5000萬年能源需要。可謂是取之不盡,用之不竭。而且,從水中提取氘費用較低。其二,它的安全性高,熱核能等離子條件產生困難,但破壞容易,任何事故都能使等離子體迅速冷卻,聚變堆迅速停堆。堆內溫度高,但能量低,小於1GJ,事故釋放能量小。聚變堆爆炸的危險比常規核電站低。其三,它還是清潔能源。既無氮氧化物、碳氧化物排放,也無長壽命放射性產物。高能中子會使結構材料產生長壽命放射性廢物,但可研製新的結構材料,不是本身問題。
日本核能與福島事故
3月 11日下午,日本東北部海域發生裏氏 9級強烈地震,並引發大規模海嘯,造成重大人員傷亡,並導致福島第一核電站部分機組應急堆芯冷卻係統遭到海嘯破壞,喪失冷卻功能,導致部分堆芯熔化。1號、3號機組反應堆廠房氫氣聚集引發爆炸,2號機組反應堆壓力容器破損,4號機組起火,事態不斷惡化並嚴重影響周邊地區安全。
截至目前,日本共有 17個核電站,55個核反應堆,核電發電量約占全國總發電量的1/3。福島核電站位於福島縣雙葉郡大熊町沿海,地處日本福島工業區,由福島第一核電站(6台機組)、福島第二核電站(4台機組)組成。
福島第一核電站 6台機組在同一廠址,均為沸水堆,1號機組功率為439兆瓦,為 BWR-3型機組,1970年下半年並網發電,1971年投入商業運行;2號至5號機組為BWR-4型,都是784兆瓦,1974~1978年投產;6號機組為 BWR-5型,1067兆瓦,1979年投產。
福島第二核電站 4台機組功率均為 1100兆瓦,其中 1號機組 1981年 7月並網發電,1982年 4月投入商業運行。2號~4號機組分別於1984年 2月、1985年 6月、1987年 8月投入商業運行。發生核事故的福島第一核電站,1到 4號反應堆先後發生爆炸,並遭受不同程度的損害。
蔡教授說,這次日本核事故是在地震、海嘯雙重打擊下引發的。核反應堆的一個特點是在停堆後仍需要對堆芯進行冷卻,因為核燃料有自衰變餘熱,雖然比人控裂變產生的熱量小得多,但是如果長時間得不到冷卻,也會使得堆芯達到上千度的溫度,導致核燃料棒融化,然後是燒穿外層保護的鋼殼、混凝土結構等,造成核泄漏。而在反應堆停堆的情況下,餘熱冷卻係統的泵所需的電力就需要從外部輸入。一般情況會準備多路外電網輸入,同時每台機組一般有 2台應急柴油發電機供電,而且同一電廠內的其他機組的應急柴油發電機也可以互相備用。
但在這次強烈地震後,日本福島第一核電站的外電網全部癱瘓,自身的應急柴油發電機在運行一小時後,也因為海嘯的襲擊而全部喪失作用,這就導致失去所有外部電源供應,堆芯失去強迫冷卻手段。
福島事故對我國的影響,監測結果表明,目前我國環境輻射水平仍在本底範圍內,日本核電事故不會對我國環境及境內公眾健康造成危害。
4月 4日,環保部門在我國內地31個省(區、市)部分性地區氣溶膠取樣中檢測到極微量的人工放射性核素碘-131;另在北京、天津、河北、山西、內蒙古、山東、上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北和寧夏檢測到更微量的放射性核素銫 -137和銫-134。結合近來輻射環境監測數據分析,初步確認各地所檢測到的人工放射性核素來自日本福島核事故。 日本福島事故所造成的輻射量極其微弱,仍在當地本底輻射水平正常漲落範圍之內。日常公眾接受的輻射劑量全球平均值 2.42mSv每人每年。
核電安全及事故應對
曆史上曾發生過兩次重大核電事故,美國三裏島核事故和前蘇聯切爾諾貝利事故,每一次重大的核電事故都會給人類帶來對發展核電的思考。
蔡教授引用了中國核科技信息與經濟研究院 2008年的數據,中國大陸有 11台,共 906.8萬千瓦的核電機組投入了商業運行,發電量僅占全國總發電量的 1.9%,遠低於世界平均水平。事實上,在全世界已經擁有核電站的 31個國家和地區當中,中國的核電所占比例是最低的。
在核能高效利用的法國,這一數據是78%,日本是30%,世界發達國家的平均水平是20%。中國的核電發展水平較為落後,80%以上發電靠煤電。
核電開發是我國“改變火電為主的低碳發展”的重要舉措,目前建成運行的 11個核電反應堆總裝機容量910萬千瓦,在建百萬千瓦級核電機組共 19台,占全球在建核電機組的30%以上,中國是名副其實的全球在建核電規模最大的國家。日本福島核電站遭遇海嘯產生的災難後果,給世界各國核電站開發思路產生了巨大的震撼,對我國核電站發展思路也產生了非常重要的影響。
蔡教授表示,對於核電站發生意外事故的嚴重危害要有充分認識,吸取俄國和日本核電站泄漏的嚴重曆史教訓。1986年 4月 26日切爾諾貝利核電站發生爆炸並引起火災,致使放射性物質大量外泄,極度汙染了周圍環境,造成核電史上迄今為止最為嚴重的事故。因參與事故處理而受到放射性物質不同程度侵害的約 86萬名工作人員,已有 55000人死亡;大約25萬俄羅斯市民受到放射性塵埃的汙染,到目前為止死亡人數為 15000人左右。
接著,針對國內出現的“搶鹽潮”,蔡教授解釋了服用碘片防輻射的機理碘片中碘的存在形式是碘化鉀,是穩定性碘,可使甲狀腺內的碘飽和,從而阻止放射性碘的攝入。但是碘片的服用需要在相關人員的指導下進行,隨意服用可能導致碘超標,造成甲狀腺腫大等疾病。食用碘鹽,塗碘酒,因其含碘量很低,對防輻射並無作用。碘必須內服才能在甲狀腺中富集,否則毫無作用。因此,搶鹽 和自行服用碘鹽都是盲目的和不可取的。
那普通民眾又該如何應對核事故?蔡教授介紹了最重要的兩點基本防護措施:首先須保持心態平穩,盡可能獲取可靠的信息,了解政府部門的決定、通知。其次,迅速采取必要的自我防護措施,選用就近的建築物進行隱蔽,關閉門窗與通風設備。若事故嚴重,需根據有關部門的安排實施有組織、有秩序地撤離。當判斷有放射性物質發生時,應盡量往風向的側麵躲,並采取呼吸防護,包括用濕 毛巾、布塊等捂住口鼻,過濾放射性粒子。體表的防護可用各種日常服裝,包括帽子、頭巾、雨衣、手套和靴子等。若懷疑身體表麵有放射性汙染,可采 取洗澡和更換衣服方式去除。ES