核能的发展前景和当前存在的问题

核能发展的背景

自从第一次石油危机以来，世界各国竞相发展节能技术，但是人类目前可利用的能源资源毕竟有限，主要能源将在未来几十年至100多年的时间内枯竭。今后几十年里，世界各国为争夺石油资源将不可避免发生国家间的冲突乃至战争，最近的伊拉克战争就是争夺石油资源最好的例子。同时传统能源还会带来环境问题，如温室气体的增加可引起气候变化等。而核电站放射性物质泄漏事故，核燃料埋藏处理等终究会给人带来隐患。[1]

据最近几十年对能源的需求量和人口增长速度的分析可知，世界对能源的总需求量约15～20a增加一倍。到21世纪中期地球上对能源的需求水平至少需10的14次幂W。石油和天然气价格的上涨， 以及温室气体减排压力， 使得核能利用备受关注。在欧美发达国家，核电站及其他核设施的相继退役， 既给反对核能找到了借口， 也给核能的发展提供了机遇——如果核废物能够适当处理的话。[2][3]

世界十大污染城市，中国竟然占了有八个，我国城市生态环境建设和可持续发展问题已经迫在眉睫。这十个城市的名单分别为：贵阳、重庆、太原、兰州、米兰、淄博、北京、广州、墨西哥、济南。核能作为一种安全、可靠、清洁、经济的能源,目前已成为一些发达国家的首选,也成为我国能源发展的趋势。

核能是洁净安全的能源

1945年8月6日和8月9日，美国分别在日本广岛、长崎扔下了两颗原子弹，造成数十万人员死伤。原子弹产生的冲击波、光辐射、贯穿辐射、放射性污染、电磁脉冲给当地居民和环境带来了深重的灾难。至今，人们还是“谈核色变”，核恐怖的心理还难以完全抹净。因而有人担心，核电反应堆会不会出现原子弹那样的爆炸呢？绝对不会。因为核电反应堆与原子弹的设计思想、构造和部件是完全不同的。原子弹是一种不可控的链式裂变反应装置，它需要高浓度裂变物质（93%以上的铀—235或钚—239），由复杂精密的引爆系统点火，引爆前裂变物质都分散布置在炸弹外层，弹内没有任何吸收中子的物质，只有在引爆装置点火起爆后，外层裂变物质才被迅速地压缩到中心，立刻形成不可控制的链式裂变反应，巨大的核能在极短的时间内（不到几个微秒）释放出来，又无法带走，因此，就发生了不可控制的核爆炸。而核电站反应堆是一个可控制的裂变反应装置，且一般采用铀——235.含量只有2%~5%左右的低浓铀裂变物质作燃料，分散布置在反应堆内，即使在最严重事故情况下，也不会发生核爆炸。核电不仅是一种高密度的优质能源；还可减少交通运输方面的压力（一座100万千瓦核电厂，一年所烧的燃料只有20~30吨核燃料，而一座100万千瓦的煤电厂，一年要烧掉200~300万吨煤）。

核电厂采用了纵深防御的原则，设置了防止放射性物质外泄的几道屏障，确保杜绝或减少核辐射。

目前，国外一座100万千瓦核电站，一年卸出的核燃料约25吨，其中主要是铀和钚等重金属。经过后处理，提出其中的铀和钚以后，就减少到10吨。由于它们会衰变成别的元素，因而它们的毒性将随着时间的推移而衰减。实际上，由于核燃料在反应堆内外的整个循环过程中，都采取了严密的隔离措施，因而它的毒性对环境的实际影响，从开始就比燃煤电厂小得多。在正常运行中排放出来的稀有气体和微量放射性物质，使附近居民受到的辐照剂量每年只有0.018毫希。而一座相同功率的燃煤发电厂，通过烟囱排放的烟灰中仅镭、钍等放射性元素，使附近居民受到的辐照剂量每年接近0.048毫希:为核电站影响的2.7倍。即使在事故情况下，核电站的放射性污染也是很小的，对周围居民不会有很大影响。相反，燃煤发电厂在一般情况下，每年还要向大气环境排出几万吨二氧化硫、氧化氮等有害气体及几百千克苯并芘强致癌物质。现以100万千瓦的核电站和100万千瓦的火电厂对环境的影响进行比较（见附表）。

由上表可以看出，100万千瓦的燃煤发电厂对环境的污染比相同功率的核电站对环境的污染大得多。燃煤电厂不仅产生许多的炉渣（一座100万千瓦的煤电厂，每年要排出20多万吨炉渣）和大量废气，排出的炉渣和烟气中还含有约400吨重金原（如铅、砷、镉、汞等）和少量放射性物质（如铀、钍、镭等）。燃煤电厂比正常运行的核电站所产生的辐照剂量高；产生酸雨也是燃烧煤放出的二氧化硫和氮氧化物所造成的；烧煤电厂还放出大量二氧化碳，造成温室效应，将使全球气温上升，全球气温变暖，可能引发热浪、干旱、洪涝和暴风雨等自然灾害。1997年，日本京都召开防止全球气候变暖国际会议，签署了《京都议定书》要求工业发达国家在2008~2012年把温室气体平均排放量比1990年各自减少6%~8%。环保的巨大压力，使人们非常关注清洁的能源——核电。法国1980年到1986年间核电总发电量增加46%，而排放的硫氧化物都减少了56%，氮氧化物减少了9%，尘埃减少了36%，大气质量有明显改善。据国际辐射防护委员会的规定，广大居发允许从核工业区接受的最大个人剂量为5毫希/年，平均个人剂量为1.7毫希/年，而核电站的设计指标是边界居民发的限制剂量不超过0.05毫希/年。我国国家核安全法规要求核电站在正常运行工况下对周围居民产生的年辐射剂量不得超过0.25毫希/年。秦山30万千瓦核电站放射性三废处理和辐照防护，严格按照国际和国家放射性防护标准进行设计。电站建成后，对附近居发的放射性剂量小于0.01毫希/年，远低于国际及国家标准。这说明核电站的放射性影响是微不足道的，它比常看电视接受的放射性剂量还小。从以上大量数据说明，核电是一种非常清洁的能源。

虽说，核能是一种非常洁净的能源，但是，核废料的危害还是相当大的。未来核废料处理任务是相当重的。目前，核废料的处理一般分海洋处理和陆地处理两种方法。多数国家采取的是海洋处理方法，即将核废料桶投入到选定的海域4000m以下的海底去。实验证明，这些核废料桶即使投到6000m以下的海底也不会破裂、泄漏。就是万一铁桶在海底坏裂了，它逸射到海面上来的剂量也只有人体允许摄入量(每年5毫希/年)的一千万分之一，一般不会给人们带来危害。而且，为了保证安全处理，各国在投放时还要受到国际监督。陆地核废料处理有其相对合理的一面。低放射性废料埋藏在浅层地表中，高放射性废料则埋藏在几千米以下的深层地壳中，一般都不存在污染的危险。而且，陆地埋藏的核废料中，有些并不适于海洋处理，而一旦需要，陆地埋藏的废料还可以回收。随着全球核电站的数量不断增加，核废料对自然环境的威胁越来越大。如何安全永久地处理核废料将是全球科学工作者面临的重要课题。

切尔诺贝利事故及其启示

在人类发展核能源的历程中，给人们创痛最深的便是1986年4月6日的切尔诺贝利核事故了。

据俄罗斯媒体为纪念切尔诺贝利核事故20周年而发表的一些文章报道，当年发生事故时切尔诺贝利核电站附近地区曾有5.2万居民被有组织地撤离或独自迁往别处；如今仍有180万俄罗斯人生活在受到了放射性污染的地区；在核事故发生时及其后相当长一段时间里,先后参加了消除核事故后果的人员(包括国防部、内务部、紧急情况部、卫生部及其他有关部委系统所属的乌克兰、俄罗斯等前苏联许多加盟共和国的军警、消防、医护等各类有关人员)，共达20余万人。由于受到切尔诺贝利核污染而不治身亡者年年出现。在莫斯科著名的米京斯基公墓专门为已牺牲的消除切尔诺贝利核事故后果的参加者们修建了一座十分醒目的纪念碑。如今仍然幸存的一些切尔诺贝利核事故的受害者不少已成为残疾人。据媒体报道，切尔诺贝利核事故受害者虽然都已列为社保救援对象，但能兑现各项医保、福利待遇的只占总数的30%~40%；至2006年3月1日俄罗斯全国在这方面欠帐资金总额超过10亿卢布。姑且不谈切尔诺贝利核电站发生爆炸的4号核反应堆如何长久保障平安，偌大一片地区的

环境污染问题如何彻底治理，仅从众多核事故受害者的善后处理这一方面就可以看出，消除切尔诺贝利核电站事故的灾难性后果真是谈何容易，的确是一项长期而艰巨的工作。

   切尔诺贝利事故后，世界各国尤其是东欧国家都加强了对反应堆安全的关注。（美国1979年的三里岛核事故已对西方的反应堆设计和操作程序产生了重要影响。在三里岛事故中，虽然反应堆受到损坏，但并未造成放射性泄漏，也未发生人员伤亡事件。）尽管西方国家对前苏联反应堆设计的安全性没有抱任何幻想，但是从切尔诺贝利事故中汲取的某些教训同样也可适用于西方的反应堆。事故发生后，前苏联设计的所有反应堆的安全性都得到了大幅改进，这主要是因为随着东西方之间的交流的不断增加，东欧国家的安全文化得到了不断增强。此外，东欧国家还投入巨资来改进反应堆的安全性。

目前，所有RBMK反应堆的设计缺陷都已得到了弥补。在最初的设计中，如果发生冷却水丧失或转变为蒸汽的事故，堆芯中的核链式反应和输出功率就会不断上升。这就是导致切尔诺贝利事故发生的主要原因。所有RBMK反应堆目前都已得到了改进：改进了控制棒，添加了中子吸收剂，将铀-235的丰度从1.8%提高到2.4%，反应堆堆芯在低功率情况下能够更稳定地运行，反应堆自动停堆装置目前能够更迅速地发挥作用，其他安全设备也得到了改进。

德国核安全机构的一份报告表示，目前不可能会重现1986年的切尔诺贝利核事故。

核能主导未来

近年来，根据世界各国经济建设和社会发展形势预测，由于能源资源缺乏和温室效应使全球变暖的威胁，加上核动力所具有的有益于环境保护的明显优势，将使核电事业蓬勃发展。核能作为先进能源的一种，必将在满足未来能源的需求中起到重要的作用。

由于核能发电具有经济性、安全性、无污染性三大优势，核能发电具有很好的发展前景。就我国而言，目前我国的核电仅占全国能源总量的2%，为配合国家能源结构调整，中国首先要发展的就是核电。我国核电发展的最新目标是：到2010年在运行核电装机容量1200万千瓦；2020年前要新建核电站31座，在运行核电装机容量4000万千瓦；在建核电装机容量1800万千瓦。达到这一目标将意味着，国家今后每年需新开工建设两个百万千瓦级核电机组，需要总投资5000多亿元。

印度的投资计划也同样令人惊叹。由于能源匮乏,世界上人口第二众多的印度实施了核电振兴计划，目前有至少8台机组正在兴建中,这将使该国的核电装机容量从目前的250万千瓦达到2012年的760万千瓦，目标是在2020年再建31座核电厂，使核电装机容量从不足3000兆瓦增加为2万兆瓦，其中多数将建在重工业集中的西部地区。如果实现这一目标，印度届时的电力供给中将有15%是来自核电。2006年3月,印度与美国签署民用核能协议，由后者提供核技术和燃料，条件是印度同意它的14座核反应堆接受国际核查