人类100多万年进化发展的过程,就是一部不断向自然索取更多能源的历史,在现代社会中能源的人均消耗已经成为衡量一个国家生产水平和生活水平的重要标志之一。按现在的开采水平估计,世界上的煤、石油、天然气资源将在几十年内逐渐枯竭。如果不加紧开发新能源,几十年后,人类将怎么办?
我国是一个发展中国家,人均能耗仅为发达国家的几十分之一。国民经济要大发展,首先能源要有个大发展。我国的煤、石油、水力等虽然丰富,但是人口众多,人均占有量不到世界平均值的二分之一。而且,我国能源资源分布极不均匀。60%以上的煤矿集中在东北,70%的水力资源在西南。而人口、工业多集中在东南沿海地区。“北煤南运、西电东送”的难题一直是制约我国经济发展的巨大障碍。煤、石油、天然气还是重要的化工原料,用作燃料非常可惜。同时,由于大量燃烧煤碳和石油所引起的环境污染和生态平衡问题越来越受到人们的重视。因此,我们的时代需要有新型的能源。
2003年广东省发电装机容量约3600万千瓦,而要在2010年实现国民生产总值翻一翻,
广东省装机容量预计需要达到5500万千瓦,到2020年,则需要达到9000万千瓦。
一座100万千瓦的火电厂,每年要烧煤300万吨。广东是缺煤地区,增建5000万千瓦火电厂,则每天需用50艘万吨或300列火车进行“北煤南运”。
一座100万千瓦的核电站,每年只需要补充30吨核燃料,6辆卡车就可以运到现场,而且核电成本比火电低15-50%。
占全省面积不到四分之一的珠江三角洲,集中了占全省火电厂50%左右的装机容量,排放的二氧化硫容量已趋饱和,火电发展已受到限制。核电作为安全清洁的能源,在广东发展势在必行。
核能的崛起
科学家们经过多年研究,他们认为除了煤、石油气等燃料以外,还有很多可以利用的能源。比如风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、海水温差等等。但是,以上这些能源很难在短期内实现大规模的的工业生产和应用。只有核能,才是一种可以大规模使用的安全的和经济的工业能源。从20世纪50年代以来,美国、法国、比利时、德国、英国、日本、加拿大等发达国家都建造了大量核电站,核电站发出的电量已占世界总发电量的16%,其中法国核电站的发电量已占该国总发电量的75%,在这些国家,核电的发电成本已经低于煤电。国际经验证明,核电是一种经济、安全、可靠、清洁的新能源。
核电站的建设和运行是一项复杂的高技术。目前,我国已基本掌握了这门高技术,能够设计、建造我国自己的核电站了。并且已经拥有一批具有安全管理和运行经验专业齐全的技术人才。
·核电站·
核电站是利用原子核内部蕴藏的能量大规模生产电力的新型发电站。它大体上
可分为两部分:一部分是利用核能产生蒸汽的核岛,包括核反应堆和一回路系统;另一部分是利用蒸汽发电的常规岛,包括汽轮发电机系统。后一部分与普通火电厂大同小异,而前一部分则截然不同。
核电站使用的燃料称为“核燃料”。核燃料含有易裂变物质铀-235。一座100万千瓦的核电站每年只需要补充30吨左右的核燃料,而同样规模的烧煤电厂每年要烧煤300万吨。
目前国际上技术最为成熟的核岛设计多采用压水式反应堆。大亚湾核电站和岭澳核电站都是压水堆机组。
核能是清洁的能源
在相同功率的情况下,核电站排放到环境中的有害物质比火电厂要少得多。核电站对周围居民的辐射影响,远远低于燃煤电厂和天然辐射,是安全而清洁的能源。
·核电站与火电厂对环境影响的比较·
周围居民受到辐射剂量(豪希/年)100万千瓦燃煤发电厂100万千瓦核电站0.048需要燃料(/年)采矿面积(亩/二氧化硫排放氮氧化物排放年)量(万吨/年)量(万吨/年)烟灰(吨/年)二氧化碳排放量(万吨/年)300万吨煤12102.61.435006000.01830吨核燃料30-420000核能与裂变2007年06月06日
核能是利用铀235在链式裂变过程中产生的热能来发电
核反应堆2007年06月06日
核能发电2007年06月06日
广东大亚湾核电站及岭澳核电站是压水式反应堆,压水式反应堆核电站主要是由核蒸汽供应系统和汽轮发电机系统组成。
压水式反应堆图解
1.反应堆堆芯内进行核裂变并稳定地释放热能。由于采用稳压器提高系统内的水压,一回路的水受热后不会沸腾。这些高压水随之将堆芯内产生的热能带走。
2.带热能的高压水经蒸汽发生器内数以千计的传热管,将热能传到管外二回路系统的水内。二回路系统与一回路系统是完全分隔的。
3.二回路水随即受热沸腾,变成蒸汽,然后推动汽轮发电机组产生电力。
4.蒸汽自汽轮机排出,被三回路的海水冷却后,再循环至蒸汽发生器加热。
核电知识问答2007年06月05日
1.核电站的废物如何处置?
核电站像其他工业企业一样,也要产生废物。核电站产生的废物,数量比一般燃煤电厂少,仅为同等规模燃煤电站的万分之一。
2.为什么压水堆不会出切尔诺贝利事故?
1986年4月26日,苏联切尔诺贝利核电站,发生了反应堆问世以来的最大事故,导致大量放射性物质外泄。大亚湾核电站及岭澳核电站是不会出这类事故的,因为两者是截然不同的核电站。
1986年苏联切尔诺贝利核电站
*慢化剂:是使中子减速(又称慢化)从而促使核裂变在受控制情况下进行的物质
纵深防御原则2005年03月08日
核电站为我们生产大量电力,同时,也会生产大量我们所不希望的放射性,为了保护电站工作人员和电站周围居民的健康,核电站始终坚持“质量第一,安全第一”的原则.
核电站的设计,建造和运行,采用了纵深防御的原则,从设备和措施上提供多层次的重迭保护,确保反应堆的功率能得到有效的控制,燃料组件能得到充分冷却,放射性物质能有效地包容起来不发生泄漏.
我们所说的纵深防御,包括以下五道防线:
第一道防线:
精心设计,精心施工,确保核电站的设备精良.建立周密的程序,严格的制度和必要的监督,加强对核电站工作人员的教育和培养,使得人人关心安全,人人注意安全,防止发生故障.
第二道防线:
加强运行管理和监督,及时正确处理不正常情况,排除故障.
第三道防线:
必要时启动由设计提供的安全系统和保护系统,防止设备故障和人为差错酿成事故.
第四道防线:
启用核电站安全系统,加强事故中的电站管理,防止事故扩大,保护安全壳厂房.
第五道防线:
万一发生极不可能发生的事故,并且有放射性外泄,启用厂内外应急响应计划,努力减少事故对居民的影响.
有了以上互相依赖、相互支持的各道防线,核电站是非常安全的.
防止放射性物质外泄的四道屏障2005年03月08日
为了落实纵深防御原则,我们在放射性物质(裂变产物)和环境之间设置了四道屏障,只要其中有一道屏障是完整的,就不会发生放射性物质外泄的事故.
第一道屏障---燃料芯块
(燃料芯块)
核裂变产生的放射性物质98%以上滞留在二氧化铀陶瓷芯块中,不会释放出来.
第二道屏障---燃料包壳
燃料芯块密封在锆合金包壳内,防止放射性物质进入一回路水中.
第三道屏障---压力边界
由核燃料构成的堆芯封闭在壁厚20厘米的钢质压力容器内,压力容器和整个一回路都是耐高压的,放射性物质不会漏到反应堆厂房中.
第四道屏障---安全壳
反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土构筑物,壁厚近1米,内表面加有6毫米厚的钢衬,防止放射性进入环境.
(压力边界)
(安全壳)
(燃料包壳)
生活中的辐射2005年03月08日
约在100年前,科学家发现某些物质能放出三种射线:阿尔法射线、贝塔射线和伽玛射线。以后证明阿尔法射线是氦原子核流,贝塔射线是电子流,类似的还有宇宙射线、中子射线等,统称粒子辐射。伽玛射线是波长很短的电磁波,类似的还X射线等,统称电磁辐射。
辐射在无色无味,无声无臭,看不见,摸不着。不过辐射却可用仪器来探测和量度。度量辐射剂量的单位是希沃特。简称希。1毫希等于千分之一希。
(各种射线的穿透能力)
辐射无处不在,我们吃的食物、住的房屋、天空大地、山月草木,乃至人的身体都存在着放射性。我国某些高本底地区3.7毫希/年;砖房0.75毫希/年;宇宙射线0.45毫希/年;水、粮食、蔬菜、空气0.25毫希/年;土壤0.15毫希/年;北京-欧洲往返一次0.04毫希;胸部透视一次0.02毫希。核电站运行对周围居民的辐射影响,远远低于天然辐射,可以说微乎其微。
核电站的质量保证2005年03月08日
质量是企业的生命,建立全面的质量保证体系,是确保核电站安全的一项重要的管理措施.根据国家核安全法规和国际原子能机构核安全标准的要求,核电站在选址、设计、建造、调试、运行和退役的每一个阶段,都要有质量保证大纲,各阶段的每一项具体活动都要有专门的质量保证程序,确保核电站的设备质量高,人员素质好。
核电站一切活动,主要靠第一线的工作人员来保证其安全和质量,这就是质量控制。而质量保证的监督监查工作,则由两级质保机构来完成。
上级部门和国家核安全局的检查和监查,是更高层次的外部质保活动。
所有这些活动的目的只有一个,就是保证核电站在纵深防御和四道屏障方
面,没有重大缺陷和漏洞,确保核电站的建造质量和运行安全。
核电站不会像原子弹那样爆炸2005年03月08日
核燃料中的有效成分是铀—235,铀—235同样也是原子弹中的核炸药,那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢?不必担心,绝没有这种可能性!
■“啤酒烧不着”
核燃料中铀—235的含量约为3%,而核炸药中铀—235含量高达90%以上。核燃料引不起核爆炸,正像啤酒和白酒都含有酒精,白酒因酒精含量高可以点燃,而啤酒则因酒精含量低不能点燃一样。
■发生核爆炸并不简单
原子弹同样是一项高技术产品,形成核爆炸有非常严格的条件。原子弹必须用高浓度的铀-235或钚-239作核装料,以一套精密复杂的系统引爆高能烈性炸药,利用爆炸力在瞬间精确地改变核装料的形状或位置,才能形成不可控的链式裂变反应,发生核爆炸。这种苛刻的条件,在核电站里是不可能的。
■压水式反应堆有内在的安全的特性
压水式反应堆具有设计所赋予的内在安全特性。当核能释放得太快时,反应堆能自动限制核能释放的速度,使反应堆维持在一个比较安全的水平上。更何况核反应堆还有多重的安全保护系统,确保堆不会失控。
法国:核电安全有“法宝”2008年10月31日
最近,法国接连发生了几起核泄漏事件,虽然泄漏的放射性物质“极其微量”,没有
造成什么严重问题,但仍引起了人们对核电安全的广泛关注。有关专家分析认为,法国有关方面能够及时有效地处理核泄漏,保障核电站安全运营,在于有关部门能严格遵守核电安全信息透明的原则,对事件的处理非常公开、有效、迅速,并不断增进公众对核电的了解。
自上世纪60年代起,缺少石油能源的法国开始大力发展核能,经过40多年建设,法
国现已拥有19座核电站、58座核电机组,形成平均两个省就有一座核反应堆的高密度分布。根据核事件危害性大小,国际原子能机构对其设置0—7个等级,从未发生过4级以上泄漏事故的法国走在了世界核工业安全生产的前列。
法国最初发展核工业是从引进美国成熟的压水堆技术开始。随后在该技术基础上,不
断学习、消化和创新,最终将反应堆技术转化成自主知识产权,提出机组技术标准化的建设模式。于是,从核电站选址、修建到生产运作,全部采纳标准化、系列化技术指标,即所有核电站执行同样的技术发展模式,形成全国范围的同类技术核电站体系。这是法国核电安全的第一个“法宝”。
这种模式的最大优点就是尽管机组机型不同,但其安全标准和运行要求一样,便于对
机器维修和安全隐患做全盘掌控。此外,如果某个机组运行中出现技术事件,其工程经验可以迅速有效反馈到其他机组,作为改进机器设计的重要依据,从而不断提升法国核电站机组整体功率水平和安全标准。
法国核能安全运营的另一个“法宝”,是建立了一套以分工协作、法律约束、信息透
明为基础的监管体制。1945年成立的法国原子能委员会为法国核能研究提供了强大的技术支持,而以核能安全为己任的核安全监管部门最初设在法国工业部内部,2006年经过内部资源重新整合,核安全局诞生,主要负责制定核安全原则和监督核设施安全,并对法国民用核活动统一监管。
享有“核电站警察”之称的核安全与辐射防护总局和放射性废弃物管理局,则分别对
核辐射以及核泄漏等潜在安全危险实现专业管理和认真细致的监督。
法国还不断完善相关法律,进一步规范核工业的安全发展。尤其是2006年出台的《放
射性材料和废物可持续管理规划法》和《核透明和安全法》。前者对核废物处理进行了系统规划,提高了核污染的有效管理;后者则突出强调核信息管理公开、透明,有助于普及核领域知识、消除公众的核恐惧心理。
信息透明、互动交流已经成为发展核安全的一项重要内容和保证。法国核安全局坚持
面向公众发行《核安全监督》月刊,记录全国发生的每一起核电故障,包括机组维修等信息,
个人也可以登录安全局或其他监管机构网站查到各种文件、资料。
另外,核电运营商以及核能开发单位在加强企业内部信息交换、交流的同时,也
对外定期发布核电站周围环境监测报告或者事故报告,保障利益相关方的知情权。而媒体、舆论以及一些民间组织也会形成对核电安全生产的有效监督。这更有利于和当地部门、居民建立互信,帮助公众客观认识核能特点以及正确对待核工业的安全发展前景。(本报巴黎电/驻法国记者李琰)
核泄漏对人类有何影响?
核泄漏一般情况下对人类的影响表现在核辐射。放射性物质以波或微粒形式发射出一
种能量,包括阿尔法射线(α)、贝塔射线(β)和伽马射线(γ)。α辐射只要用一张纸就能挡住,但吸入体内危害大;β辐射是高速电子流,带负电,质量小,用几毫米厚的铝片就可以挡住,皮肤沾上后烧伤明显;γ辐射和X射线相似,能穿透人体和建筑物,危害距离远。
宇宙、自然界能产生放射性的物质不少,譬如,人体内部天然存在着放射性物质钾—
40;岩石、土壤和水体中也存在着放射性物质;太阳光等宇宙射线;使用手机、看电视、坐飞机、抽烟,特别是胸透检查,都会产生辐射。
辐射无色、无味、无声,看不见摸不着,却可用仪器来探测和度量。度量辐射剂量的
单位是希沃特(Sv),简称希,1毫希沃特等于1%希沃特。
据统计,世界各地的天然辐射剂量平均为2.2毫希/人·年,而核电站对周围居民造
成的辐射剂量平均仅为0.02毫希/人·年,不到前者的1%,比一年做一次X光胸透检查所受的辐射还小得多(做一次胸透检查所受的剂量为0.2毫希)。
科学研究证明,少量的辐射照射对人体是无害的,只有核爆炸或核电站事故泄漏的放
射性物质超标才能大范围地造成人员伤亡。
来源:人民日报
光明日报:让核能代替煤成为基本负载2009年02月20日
我们使用的电力主要来自以煤或天然气为燃料的大型发电厂,发出来的电源源不断地
输送到遍布全国的庞大电网,用户可以24小时不间断用电。庞大的电网属于一个基本负载,任何电力系统都离不开它。然而,众所周知,以煤或天然气
作为燃料支持基本负载只能是权宜之计:一方面,作为不可再生的化石能源早晚有一
天会被我们用光;另一方面,燃烧化石能源排放的二氧化碳加剧了人类生存环境的恶化进程。
可再生能源指来自于自然界的免费能源,包括风能、太阳能、生物质能、水力和潮汐
能等。可再生能源的最大好处是不会产生二氧化碳并且不会面临枯竭的厄运。
核能不是可再生能源,因为铀燃料需要从地下挖掘,不过铀在地壳中的丰度足以维持
几百年。核能在能源平衡中占据着重要地位,因为它既不产生二氧化碳,也不污染大气,还可以每天24小时运转。因此,核能可以替代依赖化石燃料的火力发电厂成为基本负载。
核能也是争议最大的能源,许多人尤其是环保主义者原则上反对核能。让我们来列举
一些常听到的反对声音:
1.核反应堆不安全,一场意外会给大片地区带来长寿命的同位素。实际上,在过去使用
核能的60年里,很少有事故发生。有人喜欢提1988年前苏联的切尔诺贝利核泄漏事件,但那是设计问题引起的。在法国,80%的电力来自于核反应堆,但是并未听说发生过核事故。相信今后核反应堆会有许多安全保障措施来杜绝意外的发生。
2.长寿命同位素的核废料处理问题。这个问题很简单——许多沙漠地区都可以用于填
埋这些核废料。
3.如果核能被恐怖分子控制的话,将对人口集中的城市地区带来巨大威胁。尽管这是
有可能的,但至今从未发生过。
4.现在很多反应堆靠铀235同位素的裂变,但其丰度较低,需要从自然铀中分离,而自
然储量中以铀238为主。其实,核反应堆仅仅需要4%的铀235,如果分离出90%的铀235,就有可能制成一颗原子弹了——这也是现在备受关注的伊朗核问题的关键之处。
在完整的能源利用图谱中,我们需要煤和核能。一些所谓的环保主义者让人觉得,这个
世界可以仅仅靠风能和太阳能运转——这不仅使人误解而且显然不诚实,因为风能和太阳能都需要基本负载,我们最大的问题就是靠煤来维持基本负载,而唯一能替代它的就是核能。正如那位有名的环保主义者勒夫洛克所言,当意识到如果要减少二氧化碳排放、缓和气候变暖问题后,我们别无选择,必须依靠核能。
然而,据世界能源组织预测,到2015年,世界44%的能源将来自于煤。这意味着什么?
我们将不断地产生大量的二氧化碳使地球持续升温,眼看着气候变化加剧,最终的苦果只能由我们自己品尝。(作者为美国国际政策研究中心前高级研究员)
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