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【题  名】 核电厂的安全如何有力保障?

【出  处】 中国环境网

【日  期】 2018.04.25

【作  者】 /

【关键词】 新能源 非再生能源 核能 核电 清洁高效 能源结构

【正  文】

 
    核电作为稳定的清洁高效能源,在我国当前调整能源结构、提高清洁能源比例的背景下,理应具有更大的发展空间。
  然而目前核电项目的开发受到一定阻力,较多民众对核电技术和核电的安全状况缺乏了解,对核电项目采取质疑甚至反对的态度,一些新核电项目迟迟未能装料,其他新核电厂选址等前期工作举步维艰。
  作者在此结合自己这些年来对核电厂安全审查的工作,对核电厂的安全作出易理解的介绍,希望能够把核电厂的安全状况简洁明了地说明白,也让公众对核安全监管工作有更多了解。
  核电厂的安全水平有多高?
  1984年,我国自主设计的秦山一期核电站开始建造,电功率 30万千瓦。后续我国建设的核电站还有自主研发的“华龙一号”,美国的AP1000,法国的EPR等。除了秦山三期的CANDU堆外,其他机组虽然具体技术有所区别,但安全设计理念基本源自于美国。
  美国核电发展始于上世纪50年代,艾森豪威尔总统上台后倡导核能的民用,之后的30年间核电迅速发展。随着核电的发展,美国民众对核电安全的重视程度越来越大,同时一些担忧情绪也越来越严重,反核的抗议时有发生。尤其是1979年发生三哩岛核电站事故后,核电界感受到了空前的压力。
  面对这种形势,美国核管会试图用定量方式描述核电厂的风险大小,用来向公众说明核电厂的安全水平。
  1986年美国核管会发布核电厂定量的安全目标“对紧邻核电厂区域的正常个体,由于反应堆事故所致死亡的风险不应超过美国社会公众由于其他事故所致死亡的风险总和的千分之一;对临近核电厂区域的人群,由于核电厂运行所致癌症死亡的风险不应超过所有其他原因所致癌症死亡的风险总和的千分之一。”
  这两个千分之一安全目标简单说就是,核电厂给周边公众带来的死亡和癌症风险相对于其他因素导致的风险来说应该很微小,并且美国核管会评估美国的核电厂可以满足这两个目标。它从风险的角度直观说明了核电厂的安全水平。
  经过30多年的核电技术发展,尤其是现在新建的基本都是第三代核电站技术,核电厂安全水平比当年更有所提高。
  核电厂对人的威胁来自什么?
  为什么选死亡风险和癌症风险作为安全目标?就先要说明核电厂对人的威胁到底是什么。
  核电厂主要是利用核材料(主要是铀235和钚239)的裂变反应释放出能量来进行发电。核材料发生裂变反应后会生成一些不稳定的同位素(如氪85、氙133、碘131、碘133、铯137、锶89等,称为放射性核素)。这些放射性核素因为不稳定,会进一步发生衰变。
  核电厂的威胁是核素的裂变和衰变反应,会伴随产生大量的α、β或γ射线等。如果这些射线对人体进行大量照射,能够使人体细胞内物质发生电离,照射量超出一定值时细胞会死亡导致组织功能失常。如果受照射的细胞未被杀死而发生变异,有可能会导致癌变。
  一般认为照射量达到2000mSv时(正常运行的核电厂产生的放射性对周边公众一年的照射量通常低于0.1mSv)人体会产生明显反应,照射量低于100mSv时医学上还没有确定的病例,一般认为会增加患癌症的风险。但辐射致癌的流行病学证据目前尚不充分。
  这就是制定两个千分之一核安全目标的原因。简单来说,核电厂对人的威胁主要是核裂变所发出的射线或核裂变产生的大量放射性核素衰变所发出射线,损坏人体功能细胞或引发癌症。
  裂变所放出的射线可以通过核设施所设置的屏障加以防护,但大量放射性核素进入环境将导致严重后果。
  因此,控制了放射性核素也就控制了核电厂的风险。那么,如何控制放射性核素?
  如何严密设防控制放射性核素?
  放射性核素主要由核燃料裂变而来,产生后也存在于陶瓷的核燃料芯块内,除少量气体外,一般很难扩散出来。燃料芯块被装在锆合金或其他可靠的燃料包壳管内,组成一根根燃料棒。
  燃料包壳管外是用于带出反应堆热量的冷却水,冷却水在反应堆金属压力容器、主管道和蒸汽发生器内循环流动(即核电厂一回路冷却系统)。一回路系统又被约一米厚的混凝土安全壳罩在里面。
  因此,放射性核素正常情况下是由陶瓷燃料芯块、燃料包壳、一回路冷却剂系统边界、安全壳4层屏障包裹着,一般很难逃脱出来,对周边的人员带来的照射比自然界存在的天然放射性照射还要低一个量级。(我们生活的自然界本来就存在着大量的放射性,如宇宙射线,放射性核素氡222、钍220、钾40等。)
  那么会不会发生异常,甚至事故呢?
  核电厂的核心部件是核反应堆,它就像一个大炉子,一根根装有核材料的燃料棒按一定形式进行排列后装进反应堆压力容器内。
  运行时核材料通过裂变以及裂变产物的衰变反应发出热量,热量传导到燃料棒表面,然后被冷却水带走,并通过蒸汽发生器产生蒸汽推动汽轮机发电。

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