上海科普大講壇核能的安全與利用
—— 科普大講堂專家談核能

文 張艷 吳凡

時(shí)間：3月20日

地點(diǎn)：上海科技館報(bào)告廳

上海科普大講壇核能的安全與利用
—— 科普大講堂專家談核能

文 張艷 吳凡

時(shí)間：3月20日

地點(diǎn)：上海科技館報(bào)告廳

3月11日，日本發(fā)生了里氏9.0級(jí)的強(qiáng)烈地震并引發(fā)海嘯，在為受災(zāi)人民祝愿祈福的同時(shí)，由于地震所引發(fā)的海嘯導(dǎo)致福島第一核電站的6座反應(yīng)堆不同程度地受損，關(guān)于外放的物質(zhì)引起了各國(guó)人們的積極關(guān)注，這些放射性物質(zhì)是否會(huì)進(jìn)一步地?cái)U(kuò)散至其他地區(qū)，帶來(lái)更大范圍的危害？上海科技館承辦的2011年3月20日科普大講堂，特別邀請(qǐng)上海科學(xué)界的相關(guān)權(quán)威院士、專家向大家介紹有關(guān)核原理以及核防護(hù)的相關(guān)科學(xué)知識(shí)，一解疑惑。

污染團(tuán)不可怕，大氣有辦法

主講人：陳建民

復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系常務(wù)副主任

關(guān)于核污染的問(wèn)題，大家都非常關(guān)心，現(xiàn)在可以通過(guò)電視看到震后，日本的核電廠上面冒出很多煙和灰塵，有些是顆粒物或水蒸氣，還有的冒出一些看不到的放射性物質(zhì)。無(wú)論是氣態(tài)還是核素，散發(fā)到空氣里面去后，可以形成一些顆粒狀的東西，以及液滴，稱之為氣溶膠。當(dāng)它在大氣環(huán)流的各個(gè)過(guò)程里面的進(jìn)行反應(yīng)后，就形成了一些顆粒狀的物質(zhì)，并彌散在大氣中，在這里面就是形成了一些污染，就是污染團(tuán)。

污染團(tuán)形成之后，必然會(huì)往其他地方擴(kuò)散，也稱為傳輸，比較典型的是中國(guó)很多地區(qū)每年都會(huì)遭受的沙塵暴。這些氣溶膠利用大氣往下走，經(jīng)過(guò)海洋、經(jīng)過(guò)北美，經(jīng)過(guò)大西洋，甚至到歐美大陸，但最后形成的也極少。另進(jìn)入大氣后另一個(gè)重要的過(guò)程就是稀釋，污染團(tuán)在這個(gè)過(guò)程中濃度會(huì)越來(lái)越低，隨著濾化可能就看不到了。同時(shí)還有一個(gè)沉降，也稱之為干沉降和濕沉降，干沉降就是顆粒物重力作用掉下來(lái)、濕沉降則是形成了物霧、水再落下來(lái)。

瑞典國(guó)防研究機(jī)構(gòu)表示，根據(jù)目前國(guó)際監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，那些低濃度的輻射顆粒正從核電站向東飄散，可能抵達(dá)北美，但是含量也非常低。之后到達(dá)大西洋及歐洲，整個(gè)北半球有可能觀察到顆粒，當(dāng)然也可能看不見(jiàn)這種情況，因?yàn)檫@種輻射能力非常低。

也就是說(shuō)，雖然如我們所知，福島的上空現(xiàn)在可能仍然被核輻射的煙云所籠罩，但是通過(guò)大氣的傳輸、稀釋和沉降的過(guò)程實(shí)際上放射性的物質(zhì)，它在經(jīng)過(guò)大氣環(huán)流之后，即使會(huì)到達(dá)上海，它的濃度也是非常非常非常的低。不會(huì)使我們的人體遭受直接的損傷。所以我們大可不必?fù)?dān)心。

放射雖有害，但可防可治

主講人：?jiǎn)痰墙?/p>

中國(guó)工程院院士

日本大地震導(dǎo)致核電站發(fā)生事故，大家非常關(guān)心，這就是所謂的核危機(jī)，其實(shí)嚴(yán)格地說(shuō)，它是放射性危機(jī)。當(dāng)一個(gè)重原子（如鈾或钚）的原子核經(jīng)過(guò)裂變，它會(huì)分裂成兩個(gè)較輕的原子核。這種裂變過(guò)程中會(huì)釋放出2到3個(gè)中子，這些中子又會(huì)繼續(xù)激發(fā)其他的重原子裂變，裂變過(guò)程伴隨大量能量被釋放出來(lái)，而核電站就是用裂變過(guò)程中的能量來(lái)發(fā)電。所有的裂變產(chǎn)物都是帶有放射性的，無(wú)非有的強(qiáng)、有的弱。而且這些放射性的半衰期有的非常長(zhǎng)，可以上百萬(wàn)年，但有的很快就消失掉了。

我們通常講到放射性的劑量，就是每年一個(gè)人受到多少的照射，用這個(gè)量來(lái)表示它的強(qiáng)度。如果這個(gè)量很低，照個(gè)10年、20年也沒(méi)什么害處，如果一下子很強(qiáng)就可能造成很厲害的后果。我們生活的這個(gè)環(huán)境，也屬于放射性環(huán)境，但是它劑量非常之低。所以人們可以在里面長(zhǎng)期生活。比如說(shuō)核電站的周?chē)磕曛挥?.01個(gè)毫西弗，這個(gè)量是非常低的；我們住的房子，磚房，里頭都有，特別是如果你房子裝飾不當(dāng)，比如說(shuō)用大理石去裝修，用很豪華的，恰恰放射性更多，比如磚房就可以達(dá)到0.75個(gè)毫西弗/年，只是人們感覺(jué)不到而已。

對(duì)于放射性物質(zhì)泄漏事故，國(guó)際上將它分成8級(jí)別，一般在4級(jí)以下的，都是積在核電站的周?chē)挥绊懫渌貐^(qū)。5到7級(jí)，污染就不僅限于本地區(qū)了，還會(huì)影響到周?chē)牡貐^(qū)。比如說(shuō)1986年的切爾諾貝利的核泄漏事故。它的特征就是反應(yīng)堆長(zhǎng)，核產(chǎn)生的爆炸，所以造成很?chē)?yán)重的放射性污染，現(xiàn)場(chǎng)就死了30多個(gè)人。因此不僅對(duì)周?chē)貐^(qū)，對(duì)它周邊的一些國(guó)家都產(chǎn)生了有害的影響。目前日本已經(jīng)把福島核電站的等級(jí)從4級(jí)提高到5級(jí)。也就是說(shuō)不僅在福島核電站本市產(chǎn)生了有害的影響，而且可能波及周?chē)貐^(qū)。它的放射性危害，不僅局限在它的核電站周?chē)谒闹車(chē)貐^(qū)，稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)的地區(qū)，都可能產(chǎn)生危害。

那么究竟多大的放射性會(huì)給人們?cè)斐晌：Γ吭撊绾芜M(jìn)行防護(hù)？目前，國(guó)際通行的標(biāo)準(zhǔn)是每年1到20毫西弗，變化的范圍是針對(duì)不同的人群，執(zhí)行不同的標(biāo)準(zhǔn)。輕度放射性傷害范圍是500個(gè)到1000個(gè)毫西弗。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)使人得放射病，癥狀有嘔吐、頭暈，并有所感覺(jué)。它是可以自身恢復(fù)，但是會(huì)有后遺癥或是掉頭發(fā)，或是性功能衰退。也就是說(shuō)我們往往認(rèn)為一個(gè)人受到傷害最糟糕的標(biāo)準(zhǔn)，就是達(dá)到了500到1000個(gè)毫西弗。如果達(dá)到1000個(gè)毫西弗以上，就更嚴(yán)重了。這樣劑量的人可能在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有什么反應(yīng)，但是過(guò)段時(shí)間后，就會(huì)有嘔吐、心悸、不舒服的這些感覺(jué)，如果嚴(yán)重的話，當(dāng)時(shí)就會(huì)有感覺(jué)。

既然放射性是有害的，必然要想辦法防護(hù)。防護(hù)有兩個(gè)原則，一是防止內(nèi)照射，另一是減輕外照射。更詳細(xì)地說(shuō)，放射性危害最厲害的程度就是人們把放射性的物粒，或者是放射性的氣體，通過(guò)飲食、飲水、呼吸進(jìn)入到體內(nèi)，這個(gè)就造成了內(nèi)照射，這個(gè)傷害就比較大。前不久大家搶碘鹽，是沒(méi)有一點(diǎn)道理的，為什么呢？因?yàn)榉派湫晕镔|(zhì)里面有碘131，而碘131吸入到體內(nèi)以后，會(huì)向甲狀腺附起，所以容易引起甲狀腺的損傷。那么醫(yī)療上的措施就是吃一些碘化物，提高體內(nèi)所含的碘值，可以減輕碘131向甲狀腺的附起，但這完全不是靠鹽能解決問(wèn)題的，總的來(lái)講沒(méi)有一點(diǎn)作用。

內(nèi)照射的作用不僅僅是對(duì)甲狀腺，對(duì)肺、對(duì)骨骼都會(huì)有影響。特別是長(zhǎng)期的、小劑量的照射，會(huì)引起癌變，特別是最突出的就是白血病。所以要防止內(nèi)照射，才最重要的。如果有放射性沉降來(lái)了，也就是說(shuō)已經(jīng)開(kāi)始有裂變產(chǎn)物變成氣溶膠離子隨風(fēng)飄到我們所在地，就要盡量地想辦法減輕外照射。減輕外照射最簡(jiǎn)單的方法就是待在室內(nèi)，創(chuàng)造一個(gè)封閉的空間，也就是減輕外照射。這樣的沉降物就不會(huì)沉降在人們身上，減輕吸入的放射性塵粒，就可以達(dá)到一定的防輻射。

還有一點(diǎn)，放射性主要是決定于氣象條件，也就是說(shuō)決定于各個(gè)層次的風(fēng)，如果這個(gè)風(fēng)向中國(guó)吹，盡管很輕微，但也會(huì)吹過(guò)來(lái)。好在大氣環(huán)流，都是西風(fēng)積流層，都是向東吹的風(fēng)，無(wú)非是偏東北還是偏東南。可以說(shuō)如果中國(guó)有放射性，有一定的高度恰恰都是吹到日本的，反過(guò)來(lái)日本的放射性吹不過(guò)來(lái)，不會(huì)有逆風(fēng)而行的。所以這對(duì)中國(guó)來(lái)講，可以認(rèn)定的是不會(huì)有多少影響。最后我歸納幾句話，第一是放射性有害，第二是放射性可防，第三是放射病可治。

核電的利用和趨勢(shì)

主講人：盛康龍

中科院上海應(yīng)用物理研究所研究員

在核電方面，應(yīng)該說(shuō)全球的工程師和專家們都做了很多的考慮，所謂五項(xiàng)重癥保護(hù)措施的規(guī)范性，對(duì)于可能發(fā)生的，以及再可能發(fā)生的狀況，都會(huì)有非常精密的保護(hù)計(jì)劃。核電站的燃料、堆芯就有三道防護(hù)，所有的燃料都是有包殼，而且包殼都是放在密封的管子里面，還有壓力容器、廠房三道防護(hù)。所以現(xiàn)在在福島上空發(fā)現(xiàn)的那些東西，一是證明第一道防線有些已經(jīng)被突破了，就是包殼有裂縫，或是熔化了。另一個(gè)是壓力容器可能也破了，現(xiàn)在就是看安全殼是不是可以保持最高的防線。

這次日本3.11地震其實(shí)沒(méi)有對(duì)整個(gè)核電站造成很大的影響，地震一發(fā)生就馬上控制，沸水堆是從下往上有動(dòng)力的，把反應(yīng)控制棒送到位，如此整個(gè)堆芯就可降下來(lái)，所以即便是這樣一個(gè)60年代中期設(shè)計(jì)的反應(yīng)堆，當(dāng)年的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較低，但是還是經(jīng)受了地震的考驗(yàn)。但很可惜的是海嘯來(lái)了，海水淹沒(méi)了應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，缺水缺電就無(wú)法正常工作，也就發(fā)生了問(wèn)題。這次事件對(duì)國(guó)際核電界帶來(lái)一個(gè)教訓(xùn)，如果發(fā)生類似問(wèn)題，要考慮地更周全，就像我剛才說(shuō)的五道防御體系的思想，將來(lái)是不是可能會(huì)做到第六道。

最近黨的“十二五”規(guī)劃當(dāng)中，原先對(duì)中國(guó)的核電發(fā)展有非常大的關(guān)注和投入。這次日本災(zāi)難發(fā)生之后，溫總理對(duì)整個(gè)中國(guó)的核電各個(gè)項(xiàng)目都是緊急叫停了，所以想必有很多人對(duì)今后世界對(duì)于核電的利用的趨勢(shì)是非常的關(guān)注。

當(dāng)然關(guān)于核電，也不要有過(guò)分的恐慌。現(xiàn)在好多國(guó)家根據(jù)老百姓的反映采取了應(yīng)對(duì)措施，對(duì)現(xiàn)有的核電工程的也有一套的評(píng)價(jià)體系，并對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步審查，是否符合規(guī)定。福島1、2核電站，是在1965設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)1952年發(fā)生過(guò)地震，最高晃動(dòng)的加速度也差不多是0.18作用加速度，但是這次晃動(dòng)動(dòng)力加速度好像達(dá)到0.35，差不多是一倍。比如說(shuō)上海附近的秦山核電站等，這些地方都有過(guò)地震記載，綜合的這些情況，再評(píng)估一下原有的設(shè)計(jì)是否能夠保障一定的安全性。

根據(jù)以往的歷史經(jīng)驗(yàn)，每發(fā)生一次大的核事故，核能利用形式就會(huì)有大的改變，畢竟涉及到老百姓的生活空間的安全。這次在新的標(biāo)準(zhǔn)出來(lái)以前暫停新項(xiàng)目，我認(rèn)為這個(gè)是對(duì)的，應(yīng)該再把以前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，作為參考的依據(jù)延續(xù)下來(lái)，認(rèn)真地討論總結(jié)，要更為慎重地處理核電項(xiàng)目。

利用資源，保護(hù)地球

主講人：吳力波

國(guó)際能源署能源技術(shù)部的高級(jí)顧問(wèn)

我們知道中國(guó)現(xiàn)在的核電在總的電力供應(yīng)比重中只占到了1.12%，即使是按照“十一五”出臺(tái)的核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，到2020年所有的23座反應(yīng)堆全部加在一起的話，核電總的比重也只占到中國(guó)電力供應(yīng)總量的4%，也就是說(shuō)其實(shí)中國(guó)的電力供應(yīng)絕大多數(shù)并不來(lái)自于核電，而主要來(lái)自于我們現(xiàn)有的火電，包括在“十二五”期間要大發(fā)展的天然氣的機(jī)組。所以可以想像，我們現(xiàn)在叫停了一些核電的計(jì)劃，但是這不會(huì)給我們國(guó)內(nèi)的能源供應(yīng)形勢(shì)帶來(lái)直接的影響。另外一方面，因?yàn)橹袊?guó)現(xiàn)在在建的一些核電站，大多數(shù)都是先進(jìn)的二代核電技術(shù)，或者說(shuō)三代核電技術(shù)，但是假如說(shuō)我們這兩年能夠使用上AP1000美國(guó)的技術(shù)，它在美國(guó)本土都還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，卻在中國(guó)首先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，可以說(shuō)現(xiàn)在我們其實(shí)仍處在對(duì)這些技術(shù)消化吸收的階段。所以我們覺(jué)得及時(shí)叫停，認(rèn)真論證，加以進(jìn)一步的對(duì)技術(shù)等等這些方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究，這是非常有必要的，也是對(duì)所有的老百姓負(fù)責(zé)。

所以日本這次事件也確實(shí)提醒了我們，在核電發(fā)展的道路上，對(duì)于這種極端的小干預(yù)實(shí)踐，但是安全風(fēng)險(xiǎn)如此之高的事件，是否能夠利用什么樣的技術(shù)，來(lái)保證能夠做到絕對(duì)安全，以保證我們公眾的安全。當(dāng)然我們相信，也希望通過(guò)科普大講堂這樣一個(gè)活動(dòng)，讓普通的老百姓，并不要對(duì)核、核電產(chǎn)生恐慌，我們應(yīng)該相信從技術(shù)、管理等各個(gè)方面，中國(guó)所有的核電站都是安全的，而且會(huì)更加安全地運(yùn)行下去。

另外一方面我也在思考一個(gè)問(wèn)題，日本作為全球第二大經(jīng)濟(jì)體時(shí)，為什么要建這么多的核電站，那么多密密麻麻的核電站，就是因?yàn)樵?0年代，原油危機(jī)爆發(fā)之后，日本經(jīng)濟(jì)遭受了一定的影響，它是想擺脫對(duì)原油的依賴。但從另外一方面來(lái)看，日本是以制造業(yè)立國(guó)的國(guó)家，大量高能耗的產(chǎn)業(yè)，特別是鋼鐵、石化、汽車(chē)都需要大量的能源。就像我們看到的福島本身也是日本重要的電子芯片的制造基地和汽車(chē)制造基地。正是因?yàn)檫@樣大量的能源需求導(dǎo)致它必須要加強(qiáng)核電的建設(shè)，來(lái)為它的能源系統(tǒng)提供一個(gè)來(lái)源。這也就是導(dǎo)致了它今天有這么多的隱患在這里的一個(gè)原因。所以我覺(jué)得從根本上來(lái)講，核電的發(fā)展這是人類的需要，但是我們?nèi)祟惖男枰矐?yīng)該有一個(gè)止境，不要讓人類自己的貪婪毀滅了我們自己人類的地球。