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世界核電利用的回顧與展望

2011-03-28 08:22:38 光明日報

福島之災引發全世界對核電未來的焦慮:核電還是21世紀的不二選擇嗎?本報記者從國際原子能機構總部駐地發回權威報道,為你揭示核電的歷史與未來。

連日來,日本福島核電站爆炸升起的煙云,再次攪動人們意識深處對核輻射的恐懼,像一場心理“海嘯”,迅速波及世界各地。人們以不同方式作出反應,有上街示威,反對核能的;有口誅筆伐,主張改弦易轍的;有采取措施,進行自防自救的……雖說形式各異,但提出的問題卻是相同的。“我周圍的核電站安全嗎?我們是否需要核電?”成為當今全球討論的焦點。在作出回答之前,不妨先讓我們共同回顧一下人類和平利用核能的歷史。

核電站外觀

核電的誕生

作為人類和平利用核能的里程碑,世界第一座核電站運行近半個世紀才安全退役,堪稱典范。

早在二戰結束前后,科學家就已考慮和平利用核能的課題。1951年,美國科學家首次在愛達荷國家反應堆試驗中心,生產出100千瓦核電,邁出了和平利用核能的第一步。1954年6月27日,莫斯科廣播電臺的一則新聞震驚了世界:“在科學家和工程師的共同努力下,蘇聯建成了世界上第一座5000千瓦核電站,已開始向農業項目供電。”這個名為“第一核電站”的項目,當時屬于最高機密,連建設工地上的工人都不知道自己在建什么。這座位于莫斯科近郊奧布寧斯克的核電站,從方案設計到竣工運行僅耗時3年,創下了核電站建設的速度之最。按設計,該核電站的安全運行壽命為30年。據此,蘇聯于1984年決定將其關閉。后因種種原因,核電站的關閉計劃一推再推,直到2002年4月30日俄羅斯原子能部宣布將其正式關閉。核電站從投產到退役,安全運行了近半個世紀,堪稱世界核電站的安全典范。核電站規模雖小,但它被公認是人類和平利用核能的一個里程碑。退役后,已更名為“奧布寧斯克科學城”,要改建成科技博物館。

與此同時,世界各科技強國和平利用核能的科研工作,也在突飛猛進。1956年,美國、英國先后建成核電站;進入20世紀60年代,核電國家的名單上又增加了法國、德國、加拿大、日本等。從1954年到1965年,全球有38個核電站投入運行。其中蘇聯采用的技術是石墨沸水堆;美國采用的技術有沸水堆和壓水堆;英法則選擇了不使用濃縮鈾,只使用天然鈾的石墨汽冷堆;加拿大走的是天然鈾重水堆發展之路。上述核電技術,為后來核電技術的發展奠定了基礎。在業內,被視為早期原型反應堆,即“第一代”核電技術。

經過多年安全運行,核電技術日趨成熟,尤其是上世紀七十年代的“石油危機”,更成為推動核電發展的強大動力,核電的經濟性受到空前推崇。如果說,此前核電技術還處于開發和試運行階段的話,七十年代則成為核電迅速發展的時期。到1980年,全球新增核電站242個。從1970年到1982年,美國的核電產量增長12.8倍,核電占電力產量的比例從1.3%增加到16%;法國的核電產量增長了20.4倍,核電比例超過其電力生產的40%;日本的核電產量增長了21.8倍,核電比例達到20%。期間,巴西、阿根廷、印度等發展中國家也步入核電國家的行列。

核電的挫折

接連出現的核電站事故,讓世界核電工業徘徊不前幾十年。

然而,正當世界核電工業躊躇滿志,準備大干一場的時候,遭到了美國三哩島核電站事故的當頭一棒。這是一座95萬千瓦的壓水堆電站。事情發生在1979年3月28日凌晨4時半。該電站2號反應堆主給水泵停轉,輔助給水泵按預設程序啟動。問題出在輔助回路中有一道閥門在此前的例行檢修后沒有按規定打開,導致輔助泵的冷卻水不能按預設程序進入,反應堆溫度迅速上升。當操作人員發現問題時,已有47%燃料棒熔化并發生泄漏。這是核電站歷史上第一次發生燃料棒熔化事故。雖說事故并沒有因核泄漏直接導致人員死亡,但卻引起了人們對核電站安全的警覺。美國政府撤回了67座核電站的訂單,發展核電的計劃至少擱置了30年。

那幾年,世界核電工業正像“屋漏偏逢連陰雨”。三哩島核事故的陰影還沒擺脫,又一場史無前例的核電站災難襲來。那是1986年4月26日凌晨1點23分,原蘇聯境內的切爾諾貝利核電站4號反應堆發生爆炸,使大量高輻射物質進入大氣層,造成大面積輻射污染。當時,有33.6萬居民從核電站周圍撤離,輻射物質隨風飄到數千公里之遙的歐洲大部分地區和北美東部地區。烏克蘭、俄羅斯和白俄羅斯都受到嚴重污染。據2005年的切爾諾貝利事故報告,有47名救災人員和9名兒童直接死于輻射;有60萬人受到輻射污染;造成經濟損失2000億美元。關于事故起因,1986年8月公布的說法,把事故責任推給核電站操作員;1991年發布的說法,則認為是反應堆設計缺陷所致。與美歐的反應堆設計不同,切爾諾貝利核電站的反應堆沒有防護罩,一旦發生爆炸,就會造成大量高輻射物質泄漏。政府在事故后已下令停建同樣類型的核電站。

受這兩次核電站事故的影響,全球“反核”呼聲此起彼伏,人們一度“談核色變”,許多國家出現了以反核為己任的“綠黨”。在這一背景下,可以說從上世紀八十年代至上世紀末,是世界核電發展的徘徊期,也是核電工業在安全方面不斷反思、改進的時期。

核電的未來

人類進入新世紀,能源危機和環境壓力使核電再度煥發生機。

世界核電工業重現復興,是在人們邁進21世紀之后。據世界核能協會今年3月的數據,全球有443座核電站在運行,有62座核電站在建設,有158座核電站在設計,有324座核電站在辦理申請手續。甚至有人視21世紀為“核電世紀”。

人們之所以將目光再次投向核能,并不是偶然的。首先是因為能源的供需矛盾日趨突出。專家指出,目前世界人口為66億,到2050年可能超過90億。隨著世界經濟增長和人們生活水平的提高,人類對能源的需求越來越大。而目前在能源消費結構中擔當主角的石油、天然氣、煤等礦石能源的資源是有限的。按目前的開采量,石油資源只夠開采70年,油價已經漲到影響經濟發展的水平,供需矛盾日趨激烈。而生產核電所需的鈾、钚、釷等資源又相當豐富,僅鈾的儲量就有約417萬噸,可供開發的核燃料資源提供的能量是礦石燃料的十多萬倍,可以長期提供低價電力。

其次是人類活動在相當程度上導致全球氣溫上升,極端氣候現象頻發。在聯合國主導下,國際社會提出了改變經濟增長方式,控制全球氣溫上升的一系列措施和目標。核能不僅在生產過程中“零排放”,也能大量減少運輸過程中的排放,因而被歐盟、美國、亞洲的許多國家列為“清潔能源”政策的重要組成部分。據介紹,1000克鈾釋放的能量相當于2400噸標準煤。一座100萬千瓦的煤電廠,每年需煤300萬至400萬噸,還要產生大量灰渣,而相同功率的壓水堆核電站,一年只需含量為3%的低濃縮鈾28噸。

還有,經過幾代科學家的持續努力,核電站的安全性取得了重大進展。依據不同類型反應堆已累計運行上萬年的經驗;結合運行中發現的問題,尤其是幾次重大核電站事故的教訓;參照“9·11事件”、地震、洪水、海嘯等重大災難對核電站安全的挑戰,核電技術的安全性能在不斷提高。科學家早就將防止“燃料棒熔化”鎖定為核電站安全的關鍵,并找到了目前看是較有效的應對方法。核能專家指出,從三哩島、切爾諾貝利到福島核電站事故,都是因為在需要冷卻的時候不能冷卻,導致燃料棒熔化造成核輻射。這是因為目前在全球運行的核電站技術都屬于“第二代”。雖都有輔助冷卻系統,但啟動這些系統需要動力。福島核電站的問題就出在沒有動力來啟動輔助冷卻系統。

現在的“第三代”技術則解決了這個問題。如AP1000技術將很多大水箱放在廠房頂上,水箱表面是一層膠制的膜,一旦出現燃料棒熔化,溫度升高,膜就會熔化,水會把廠房整個淹沒,不需要任何動力。專家認為,如果福島核電站使用的是“第三代”技術,情況會好許多,至少不會波及周圍。在設計上,第三代反應堆加了自動卸壓閥門,安全殼也比較結實。有人計算過,第二代核電站出現燃料棒熔化的可能性是萬分之一。對第三代核電站的設計要求是,燃料棒熔化的概率不得超過十萬分之一。科學家已開始研究下一代核技術,要利用核發電過程中產生的廢熱發電、供熱、生產氫氣、進行海水淡化處理等,讓核電更好地造福人類。

誠然,發展核電有風險是不言而喻的,目前的核廢料后處理方式也不盡如人意。但為什么美國、俄羅斯等經歷過核電災難的國家要堅持核電,歐洲盡管“反核”運動活躍,歐盟仍將核電列入“綠色能源”戰略,亞洲、拉美越來越多的國家要選擇核電呢?答案還是要從歷史中來找:經合組織將其成員國1969年至2000年的能源事故數據進行了比較分析,結論是與化石能源相比,核能的事故風險要低得多。僅2003年,全球煤礦事故就導致8000人死亡。正如國際原子能機構總干事天野之彌所說,福島核危機并沒有改變我們面臨的現實。換言之,人類目前還不能放棄核電。

 




責任編輯: 江曉蓓

標簽:世界 核電 利用