核安全及其技術的發展

韓凱威 師鈺明 張萬奇 劉鎮源 傅維東

摘要：現代人的日常生活質量和水平不斷提升，對能源、資源的整體需求量也在不斷提升。電力一直以來都是能源當中非常重要的一部分，但是電力資源無法從自然當中獲取，只能通過煤炭、水力等各種不同類型的方式相互轉換，才可以得到。核電不僅消耗的資源少，而且使用的燃料體積小，并且運輸與儲存都很方便。只要提到核能發電，人們首先就會想到它的安全性，因為畢竟出現過像俄羅斯的切爾諾貝利，以及日本福島這些因為核泄漏而導致無數人傷亡的事件，這也是制約核電這種新能源發展的原因。

關鍵詞：核能，核爆炸，核安全，核電技術

1引言

現代人的日常生活質量和水平不斷提升，對能源、資源的整體需求量也在不斷提升。電力一直以來都是能源當中非常重要的一部分，但是電力資源無法從自然當中獲取，只能通過煤炭、水力等各種不同類型的方式相互轉換，才可以得到。20世紀出現了一種新的能源—核能，核能利用起初是重核裂變產生的能量。核裂變能源是大家公認的清潔能源，一千克鈾235當中所蘊含的能量相當于2000多噸煤炭，而且利用的效率更高還更清潔且具有體積小、方便運輸和儲存的優點。安全是核能發展的生命線。公眾最關注的核能問題包括核電廠的安全和放射性廢物管理。關于安全的評價取決于人們對風險和收益的綜合比較。在正常情況下，核能產業鏈工作人員所受歸一化輻射職業照射劑量僅為煤電鏈的1/10，對公眾產生的照射僅為煤電鏈的1/50。公眾對核能安全的質疑主要是源于歷史上發生的三里島、切爾諾貝利、福島三次嚴重核事故。同時，核裂變能源又存在著巨大的隱患，核泄漏足以讓人心驚膽戰，一不小心就會造成大量人員傷亡、污染環境。歷史上，第一代和第二代核電站就出現過嚴重的核泄漏事故，如蘇聯的切爾諾貝利核電站和日本的福島核電站。可是，更多的國家需要強大的電能，目前還少不了核裂變能源，核大國都在安全性方面下功夫，形成了第三代核電站，有了第四代核電技術的期望。

2核能及核電站知識

2.1核安全

廣義的核安全是指對核設施、核活動、核材料和放射性物質采取必要和充分的監控、保護、預防和緩解等安全措施，防止由于任何技術原因、人為原因或自然災害造成事故發生，并最大限度減少事故情況下的放射性后果，從而保護工作人員、公眾和環境免受不當輻射危害。

狹義的核安全是指在核設施的設計、建造、運行和退役期間，為保護人員、社會和環境免受可能的放射性危害的所采取的技術和組織上的措施的綜合。該措施包括：確保核設施的正常運行，預防事故的發生，限制可能的事故后果。

2.2核事故

核事故是指大型核設施（例如核燃料生產廠、核反應堆、核電廠及處理廠等）發生的意外事件，可能造成廠內人員受到放射性損傷和放射性污染。嚴重時，放射性物質泄漏到廠外，污染周圍環境，對公眾健康造成危害。

國際核事故分級標準（INES）制定于1990年。這個標準是由國際原子能機構（IAEA）起草并頒布，旨在設定通用標準以及方便國際核事故交流通信。核事故分為7級，類似于地震級別，災難影響最低的級別位于最下方，影響最大的級別位于最上方。最低級別為1級核事故，最高級別為7級核事故。

2.3核能知識

世界上的一切物質都是由帶正電的原子核和繞原子核旋轉的帶負電的電子構成的。原子核包括質子和中子，質子數決定了該原子屬于何種元素，原子的質量數等于質子數和中子數之和。如一個鈾-235原子是由原子核（由92個質子和143個中子組成）和92個電子構成的。如果把原子看作是我們生活的地球，那么原子核就相當于一個乒乓球的大小。雖然原子核的體積很小，但在一定條件下它卻能釋放出驚人的能量。

3核電技術的發展

自20世紀50年代第一座民用核電站的建成，核電技術的發展已走過了六十多年的歷程。到目前為止，核電技術發展總體上經歷了四個階段，又被通俗地稱為第一代核電技術、第二代核電技術、第三代核電技術、第四代核電技術。

3.1第一代核電技術

第一代核電技術。20世紀50年代后期至60年代初，第一代核電機組的核反應堆以試驗堆和原型堆的形式投入應用，一般采用天然鈾為燃料，石墨作為慢化劑，主要目的是驗證利用核能發電在工程實施上的可行性。

第一代核反應堆受到技術條件的限制，投資費用高，提高安全性困難，功率較低，并沒有得到廣泛應用，但其驗證了利用核能發電的可行性，對核電發展具有開創性意義。

于是直接從軍用部署到商用，因此附加安全設計很少，僅有的一些顯然為軍民兩用。總體上，一代堆沒有（能動或非能動）專用安全裝置。

3.2第二代核電技術

20世紀60年代后期，在試驗堆和原型堆的基礎上，陸續建成了單機容量在200MW以上的第二代核電機組。第二代核電技術主要以濃縮鈾為燃料、水為慢化劑，在第一代核電技術的基礎上進一步證明了核能發電的可行性，并實現了核能發電的商業化、標準化、系列化和批量化，證明了核能發電的經濟性。20世紀70年代，兩次石油危機爆發促進了核電的大發展，目前世界上運行的400多臺商業核電機組絕大部分是在這段時期建成的，采用第二代核電技術，典型的堆型為壓水堆、沸水堆和重水堆。

4對第四代核電技術期望

1999年6月美國核學會夏季年會上，美國能源部核能科學與技術辦公室提出“第四代核能系統”的概念。同年11月的該學會冬季年會上，發展第四代核能系統的設想得到進一步明確。2000年1月，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等10個有意發展核能的國家聯合組建了“第四代核能系統國際論壇”，合作研究開發第四代核能系統，總體目標為在2030年左右，向市場推出能夠解決核能經濟性、安全性、廢物處理和防止核擴散問題的第四代核能系統。

4.1第四代核電技術的介紹

2002年底，GIF和美國能源部聯合發布《第四代核能系統技術路線圖》，選出6種堆型作為GIF未來國際合作研究的重點。六種堆型分別為氣冷快堆、鉛冷快堆、熔鹽反應堆、鈉冷快堆、超臨界水冷堆和超高溫氣冷堆。

4.1.1開發目的

開發第四代核電技術的目的：美國政府對核電界共同研究開發的第三代核電技術不夠滿意的是：未考慮防止核擴散的要求，經濟性不夠理想。為了強化防止核擴散的要求和進一步改善經濟性，提出要研究開發第四代核電站。

4.1.2設想發展進度

當前的主要任務是研究確定第四代核電的性能要求，逐步由原則要求，經細化為具體指標，在此基礎上再開展堆型的研究開發。預計2020年前能有一個或幾個示范電站建成運行;到2030年以后再推廣建設。在2001年到2030年這段時間內，將建造一批第三代的先進輕水堆核電機組。

4.2中國核電技術的發展

目前中國在建的第四代核能系統包括石島灣的高溫氣冷堆示范工程和霞浦的鈉冷快堆示范工程，還有一些第四代核能系統的實驗平臺比如甘肅的熔鹽堆項目。高溫氣冷堆在10月份和11月初分別完成了2號機組和1號機組的冷態試驗，預計明年能夠投運，成為中國第一座第四代核電站;霞浦的示范快堆建設也在進行，預計三四年內可以完成建設和調試并進入商運階段。

參考文獻

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[3]核輻射：對人類危害知多少[J].環境保護與循環經濟，2011，31（03）：7.