【知識】核電安全嗎?怎么保障核電站的安全?
作者:三海一核科普網(wǎng)  2016-10-11 14:59:11
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    1997年的一部紀(jì)錄片《前線》里,請很多公民寫下了他們從“核能”聯(lián)想到的東西。他們的答案是:災(zāi)難、煩惱、厭惡、危險,以及輻射。然而,時光無法倒流,上世紀(jì)初,愛因斯坦提出E=mc2,之后由這個簡潔公式所揭示的原子中的巨大能量逐漸變成了現(xiàn)實(shí)。1942年12月2日15點(diǎn)20分,在芝加哥大學(xué)西操場上,物理學(xué)家費(fèi)米啟動了世界上第一座可控原子反應(yīng)堆。1954年6月27日,前蘇聯(lián)在奧布寧斯克建成世界第一座電功率5MW試驗(yàn)電廠。1957年,美國建成電功率為90MW的西平港原型核電廠。不管人類是否愿意,有沒有做好準(zhǔn)備,清潔的、綠色的,讓人歡喜又讓人憂的核能登場了。

    其實(shí),核能雖然看上去很高科技,卻并不神秘,《辛普森的一家》中,辛普森便是一位核安全檢查員。這位世界上最著名的核安全檢查員曾說:“仁慈而萬能的上帝,感謝你賜予我們核能——世界上最清潔的能源,僅次于太陽能。當(dāng)然了,太陽能只是那些自以為是的家伙癡人說夢罷了。阿門!”來。

    核電站會像原子彈那樣爆炸嗎?

    提到核能,避不開的一個物理概念是“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”。某些原子核可以分裂,并產(chǎn)生巨大的能量,即所謂的核裂變。比如鈾235(鈾同位素中的一種),只需要用一個中子輕柔地打它一下,它就可以發(fā)生分裂,分裂成兩個或多個原子核,產(chǎn)生巨大能量。除此外,本次分裂還會再產(chǎn)生更多個中子,比如兩個,這兩個中子如果打到了附近的兩個鈾核,這兩個鈾核會繼續(xù)分裂并產(chǎn)生4個中子,接著是8、16、32…產(chǎn)生成級數(shù)增加的中子和相應(yīng)的伴隨有大量能量釋放的核裂變…這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

    鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一經(jīng)觸發(fā),勢不可擋。百萬分之一秒內(nèi),中子倍增的過程可以發(fā)生81次,引起2后面跟24個零那么多的鈾核發(fā)生分裂。這個數(shù)目剛好是在廣島爆炸的那顆原子彈中發(fā)生分裂的鈾核數(shù)目,在那個百萬分之一秒中,被釋放的能量相當(dāng)于1300噸TNT。

    核彈通過中子的倍增使得整個裂變在極短的時間內(nèi)發(fā)生,但核電廠的反應(yīng)堆則剛好相反。在反應(yīng)堆中只有持續(xù)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),而沒有倍增過程——在反應(yīng)堆中,裂變釋放2或3個中子,但平均只有一個中子會打擊某個核,觸發(fā)一次新的裂變,所以反應(yīng)不會加速。能量以不變的速率釋放出來,將水加熱,產(chǎn)生蒸汽;蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī),汽輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī),產(chǎn)生電能——除了燃料不同,核電廠做的事情跟火力發(fā)電廠也差不了許多。

    那么,如果反應(yīng)堆的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)失控,會發(fā)生什么事情?每個核反應(yīng)堆難道不就是一顆隨時可能爆炸的核彈嗎?我們是不是在靠反應(yīng)堆操作者的警惕來避免那種爆炸呢?

    而事實(shí)上,核反應(yīng)堆是不可能像原子彈那樣爆炸的。這個結(jié)論的原因很簡單:核反應(yīng)堆的燃料鈾不純,它們沒有能力產(chǎn)生原子彈式的爆炸。

    雖然核彈和核反應(yīng)堆都是以鈾為原料,但兩者對純度的要求完全不同,從地下挖出來的天然鈾含99.3%的鈾238和只有0.7%的鈾235,而只有后者是能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾。生產(chǎn)核彈時,你需要付出昂貴的代價去除雜質(zhì)鈾238,要求鈾235的純度在90%以上,而反應(yīng)堆中一般只需要稍微3%左右提純的鈾,正如烈度白酒可以點(diǎn)燃,啤酒卻不能點(diǎn)燃的道理一樣,反應(yīng)堆即使失控,也不會像原子彈那樣爆炸。

    我們?yōu)槭裁磁拢?/STRONG>

    我們害怕放射性,河南杞縣的居民曾因?yàn)橹{傳中的鈷-60爆炸而紛紛逃離。很顯然,這種核電站的“微小泄露”風(fēng)波,又剛好 觸動了我們敏感的神經(jīng)。

    對放射性的恐慌并非中國獨(dú)有,也許,它是一種人類的共性,人類害怕未知,且天性對負(fù)面信息更敏感,這也就注定了,我們面對放射性時的恐慌。加州伯克利大學(xué)的物理學(xué)教授穆勒曾在一本書中指出:這也許是榮格說過的“種族記憶”的新例子——我們害怕看不見的危險,最初也許只是怕那些潛伏的捕食者或敵人。

    那么,如何消除公眾這種恐慌呢?一篇對法國核安全局核安全局副局長采訪的舊文中說,“法國的核安全局每年都要發(fā)表一次長達(dá)400多頁的年報(bào),披露各種情況,包括核設(shè)施檢查中發(fā)現(xiàn)的隱患。”僅在2004年年報(bào)中就披露了核電站存在的100項(xiàng)安全隱患,其中,很多隱患都是安全級別很低的,并且很快就可以到解決的。他們還會經(jīng)常舉行新聞發(fā)布會,與媒體溝通,向社會釋疑。

    我國核電發(fā)展保障安全的總體要求

    我國政府始終把核安全放在一切工作的首位,提出了“安全第一,質(zhì)量第一”和“預(yù)防為主”的要求。“安全第一”的原則一直貫穿核工業(yè)一切工作的始終。

    安全第一,要求在核電廠各項(xiàng)工作中特別是核安全與其他問題產(chǎn)生沖突時,始終把核安全為第一出發(fā)點(diǎn)。

    預(yù)防為主,就是對影響核安全的人員、機(jī)具、材料、方法和環(huán)境實(shí)施全過程的全面監(jiān)控,把事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

    核電廠址選擇的要求

    選擇合適建造核電廠的地理位置,是核電工程的第一個環(huán)節(jié),也是核電安全管理的起點(diǎn)。

    選擇廠址時既要考慮到廠址地質(zhì)、地理、氣象等自然環(huán)境因素對電廠安全的影響,也要考慮電廠周圍與居民環(huán)境對電廠安全的影響,同時還要考慮核電廠運(yùn)行及可能的事故對環(huán)境和居民正常生產(chǎn)與生活的影響。另外,核電廠選址還要權(quán)衡安全要求與經(jīng)濟(jì)運(yùn)作。

    為了防止放射性的意外泄露,核電廠址對地質(zhì)、地震、水文、氣象等自然條件和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民生活等社會環(huán)境都有嚴(yán)格到近乎苛刻的要求。這些要求已經(jīng)以法規(guī)的形勢確定下來,只有滿足要求的廠址,才有可能得到國家核安全監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。

    在選址過程中要研究調(diào)查的是:人口密度與分布、土地及水資源利用、動植物生態(tài)狀況、農(nóng)林漁養(yǎng)殖業(yè)、工礦企業(yè)、電網(wǎng)鏈接、地質(zhì)、地形、地震、海洋與陸地水文、氣象等歷史資料和實(shí)際情況。采用的方法也是“興師動眾”的,包括衛(wèi)星照相、航空測試、地面測量、地下勘探、大氣擴(kuò)散試驗(yàn)、水力模擬試驗(yàn)、理論模型計(jì)算等。

    核電站的縱深防御措施

    核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行,按照國際原子能機(jī)構(gòu)提出的“縱深防御”原則,從設(shè)備上和措施上提供多層次的保護(hù),確保放射性物質(zhì)能有效地包容起來不發(fā)生泄露?v深防御包括以下五道防線:

    第一道防線:保證設(shè)計(jì)、制造、建造和運(yùn)行、檢修的質(zhì)量,防止出現(xiàn)偏差。

    第二道防線:嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程,遵守運(yùn)行技術(shù)規(guī)劃,及時檢測和糾正偏差,對非正常運(yùn)行加以控制,防止演變成事故。

    第三道防線:萬一偏差未能及時糾正,發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時,自動啟動電廠安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng),防止事故惡化。

    第四道防線:萬一事故沒能得到有效控制,啟動事故處理規(guī)程,保證安全殼的完整性,防止放射性物質(zhì)外泄。

    第五道防線:如果上述各道防線失效,立即啟動場外應(yīng)急響應(yīng),努力減輕事故對公眾和環(huán)境的影響。

    壓力堆核電站設(shè)有四道防止放射性屏障

    第一道屏障是燃料芯塊。燃料芯塊是燒結(jié)的二氧化鈾陶瓷晶體,它的大部分微孔不與外面相通。正常情況下,核裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)98%以上都滯留在這些微孔內(nèi)。

    第二道屏障是燃料包殼,它把燃料芯塊以及裂變產(chǎn)物密封在鎬合金包殼內(nèi);

    第三道屏障是一回路邊界,壓力容器和一回路承壓的管道和部件是能承受高壓的密封體系。即使燃料包殼破損,放射性物質(zhì)也被包容在壓力容器內(nèi),不會泄露到反應(yīng)堆廠房中。

    第四道屏障是安全殼,它是高大的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)筑物,一旦壓力容器及其管道破漏,放射性物質(zhì)將被包容在安全殼內(nèi),不至于外漏。安全殼可以抵御地震、龍卷風(fēng)和噴氣式飛機(jī)沖擊等外力的撞擊。

    核電廠的放射性排放監(jiān)督措施

    國家對核電廠的“三廢”處理執(zhí)行嚴(yán)格的“環(huán)境影響評價”和“三同時”制度;核電廠自身執(zhí)行更為嚴(yán)格的“三廢”處理和排放的管理。核電站一般的實(shí)際“三廢”排放僅為國家規(guī)定的1/1000到1/100;地方環(huán)保部門還對核電廠的“三廢”排放進(jìn)行24小時不間斷地同步檢測。

    反應(yīng)堆與核武器的主要區(qū)別

    反應(yīng)堆與原子彈無論在用途、核燃料濃度、還是在使用壽命、可否調(diào)控等方面都有質(zhì)的區(qū)別。反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)可控鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)的裝置,而原子彈則是實(shí)現(xiàn)不可控鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)的裝置。反應(yīng)堆的功率可以控制和調(diào)節(jié),而原子彈則不能。

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