解析如何正確看待核能

1、- -解析如何正確對待核能摘要：2021年3月11日，日本本州東海岸附近海域發(fā)生了9.0級地震，并引發(fā)海嘯，并造成的核泄漏事故給環(huán)境以及人類的XX帶來了深重的傷害，也給不少的民眾帶來了一定的心理陰影和對核能應(yīng)用的抵觸。本文希望通過能夠較詳盡且通俗的解釋有關(guān)核的知識，從而使大家能夠正確對待核能的應(yīng)用。什么是核能：核能即原子能，它是原子構(gòu)造發(fā)生變化而釋放的能量。通常的化學(xué)反響，僅涉及原子與原子之間相互結(jié)合關(guān)系的變化，而原子核不發(fā)生變化。在原子核反響中，原子核的組成局部(中子和質(zhì)子)的相互關(guān)系發(fā)生變化。原子核中蘊(yùn)藏巨大的能量，原子核的變化從一種原子核變化為另外一種原子核往往伴隨著能量的釋放。如果是由

2、重的原子核變化為輕的原子核，叫核裂變，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核聚變，如太陽發(fā)光發(fā)熱的能量來源。由于這些粒子之間結(jié)合的嚴(yán)密程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原子間結(jié)合的嚴(yán)密程度，因此核反響中的能量變化比化學(xué)反響大幾百萬倍。如，1公斤鈾235裂變釋放能量相當(dāng)于234萬公斤標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放能量，相當(dāng)于16萬公斤石油燃燒釋放能量。核裂變，又稱核分裂是指由重的原子，主要是指鈾或鈈，分裂成較輕的原子的一種核反響形式。原子彈以及裂變核電站的能量來源都是核裂變。核聚變，又稱核融合。是指由質(zhì)量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下如超高溫和高壓，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核，并伴隨著

3、巨大的能量釋放的一種核反響形式。相比核裂變，核聚變幾乎不會帶來放射性污染等環(huán)境問題，而且其原料可直接取自海水中的氘，來源幾乎取之不盡，是理想的能源方式。 目前人類已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)不受控制的核聚變，如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用，必須能夠合理的控制核聚變的速度和規(guī)模，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出?？茖W(xué)家正努力研究如何控制核聚變，但是現(xiàn)在看來還有很長的路要走。目前人類已較熟練掌握的核反響是核裂變。核能的應(yīng)用：如此巨大的核能可以用來制造軍事上的殺傷性武器原子彈、氫彈，但在更人道的做法是用核能來造福人類，最新的應(yīng)用就是核能發(fā)電。核能發(fā)電的歷史與動力堆的開展歷史密切相關(guān)。動力堆的開展最初是出于軍事需

4、要。1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機(jī)容量為 5兆瓦(電)的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年,有5個(gè)國家建成20座核電站，裝機(jī)容量1279兆瓦電。由于核濃縮技術(shù)的開展，到1966年，核能發(fā)電的本錢已低于火力發(fā)電的本錢。核能發(fā)電真正邁入實(shí)用階段。1978年全世界22個(gè)國家和地區(qū)正在運(yùn)行的30兆瓦電以上的核電站反響堆已達(dá)200多座,總裝機(jī)容量已達(dá)107776兆瓦電。80年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進(jìn)展更快。到1991年，全世界近30個(gè)國家和地區(qū)建成的核電機(jī)組為423套，總?cè)萘繛?.275億千瓦，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16。世界上第一座核電站蘇聯(lián)奧布寧斯克

5、核電站。 中國大陸的核電起步較晚，80年代才開工興建核電站。中國自行設(shè)計(jì)建造的30萬千瓦電秦山核電站在1991年底投入運(yùn)行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網(wǎng)發(fā)電。核能發(fā)電利用核反響堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)展發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反響堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外見輕水堆，其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機(jī)。沸水堆那么是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個(gè)大氣壓左右的飽和蒸汽，經(jīng)汽水別離并枯燥后直接推動汽輪發(fā)電機(jī)。核能發(fā)電利用

6、鈾燃料進(jìn)展核分裂連鎖反響所產(chǎn)生的熱，將水加熱成高溫高壓，核反響所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多相差約百萬倍，比較起來所有需要的燃料體積比火力電廠少相當(dāng)多。核能發(fā)電所使用的的鈾235純度只約占3%4%，其余皆為無法產(chǎn)生核分裂的鈾238。 1954年，世界上第一座核電站在原蘇聯(lián)建成，從而開創(chuàng)了人類和平利用核能的新紀(jì)元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1989年底，在世界27個(gè)國家和地區(qū)中正在運(yùn)行的核電反響堆到達(dá)434座，其中美國最多，有111座?，F(xiàn)在世界上正在建造的核電反響堆有90多座。目前，核電已占世界發(fā)電量的17。我們生活的地球上，核能資源非常豐富，可作裂變?nèi)剂系拟櫤涂赊D(zhuǎn)化為核燃料的鐵儲量很大，相當(dāng)于

7、化石燃料總能量的10萬倍以上。按照現(xiàn)在全世界能量消耗水平計(jì)算，可用上萬年以上。輕核聚變產(chǎn)生的能量更為驚人，在海水中的抗達(dá)1億噸，可供人類使用1000億年。核發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)由于日本核電站的這次泄漏以及世界歷史上層出現(xiàn)過屢次的和泄漏事故的傷亡以及對環(huán)境的破壞， 也許有人會抱怨既然核電站會帶來如此巨大的危害，那為什么還要利用核發(fā)電呢？要利用核發(fā)電是因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)：1.核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。 2.現(xiàn)在溫室效應(yīng)問題受到廣泛關(guān)注，核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。 3.核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小

8、，運(yùn)輸與儲存 都很方便。舉例說明，核電廠每年要用掉80噸的核燃料，只要2支標(biāo)準(zhǔn)貨柜就可以運(yùn)載。如果換成燃煤，需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運(yùn)705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當(dāng)于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來，剛好接近全XX692萬戶的瓦斯用量。4.核能發(fā)電的本錢中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的本錢較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢影 響，故發(fā)電本錢較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。 然而讓人們糾結(jié)的是它的缺點(diǎn)： 1.核能電廠會產(chǎn)生上下階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當(dāng)大的政治困擾。 2.核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化

9、石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境中，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。 3.核能電廠投資本錢太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高。4.核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。 5.興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。 6.核電廠的反響器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。核電平安：人們更多擔(dān)憂的是核電站是否平安。解決核電站的平安，主要考察以下兩個(gè)方面。一、目前要用反響堆產(chǎn)生核能,需要解決以下10個(gè)問題： 1.為核裂變鏈?zhǔn)椒错懱峁┍匾臈l件，使之得以進(jìn)展。 2.鏈?zhǔn)椒错懕仨毮苡扇送ㄟ^一定裝置進(jìn)展控制。失去控制的裂變能不僅不能用于發(fā)電，還會釀成災(zāi)害。 3.裂變反響產(chǎn)生的能量要能從反響

10、堆中平安取出。 4.裂變反響中產(chǎn)生的中子和放射性物質(zhì)對人體危害很大，必須設(shè)法防止它們對核電站工作人員和附近居民的傷害。 5.核能電廠會產(chǎn)生上下階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當(dāng)大的政治困擾。 6.核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境裏，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。 7.核能電廠投資本錢太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高。 8.核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。 9.興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。 10.核電廠的反響器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。二、核能發(fā)電時(shí)存

11、在大量放射性物質(zhì)，需要特殊的防護(hù)設(shè)施。因此，核電站在設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行時(shí)，要注意以下5個(gè)問題。 1.實(shí)施縱深設(shè)防原那么即在設(shè)計(jì)時(shí)就分三個(gè)層次進(jìn)展平安設(shè)防：第一，通過設(shè)計(jì)逾度、質(zhì)量管理、運(yùn)行人員培訓(xùn)等措施提高可靠性，盡量減少事故。第二，設(shè)置平安系統(tǒng)，一旦事故發(fā)生，防止堆心損壞。第三，在發(fā)生概率極低的堆心損壞事故后，平安系統(tǒng)將盡量限制放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放。 2.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故(DBA)用于設(shè)計(jì)核電站工程平安設(shè)施的一些假設(shè)事故。不同類型的核電站其DBA不同。輕水堆的DBA包括：冷卻劑喪失事故、彈棒事故、蒸汽管破裂事故等。它們中后果最嚴(yán)重的是失水事故。在壓水堆中假設(shè)為主管道的雙端斷裂，也稱為最大可信事故。

12、 3.概率平安評價(jià)(PSA)這是70年代后期開展起來的一種平安評價(jià)方法,核電站第一個(gè)完整的PSA報(bào)告是197 5年美國正式發(fā)表的反響堆平安研究(WASH1400)。該法分析輕水堆核電站中所有可能造成堆心損壞的事故，計(jì)算出各自發(fā)生的頻率值,總和為一萬七千堆年分之一;計(jì)算出核電站事故給公眾帶來的風(fēng)險(xiǎn)值。計(jì)算說明100座核電站的事故風(fēng)險(xiǎn)比人為的非核事故或自然災(zāi)害所造成的總風(fēng)險(xiǎn)約小1萬倍。PSA一方面能給出風(fēng)險(xiǎn)值，使核電站平安有了定量化的描述，同時(shí)它系統(tǒng)地分析可能發(fā)生的各種故障模式，因而可給出事故的整體特性，成了平安研究方面的一個(gè)有力工具。4.制訂應(yīng)急方案預(yù)先規(guī)劃和準(zhǔn)備一旦核電站發(fā)生放射性泄漏事故時(shí)，

13、為防止或減緩可能對電站工作人員和周圍居民XX造成有害影響及其他放射性后果所采取的措施和行為。 5.執(zhí)行輻射防護(hù)三原那么核能發(fā)電的輻射平安同樣遵循國際上廣泛采用的輻射防護(hù)三原那么，即實(shí)踐的正當(dāng)性、輻射防護(hù)的最優(yōu)化、個(gè)人所受的劑量當(dāng)量不得超過國際輻射防護(hù)委員會對相應(yīng)情況所建議的限值。目前已建造的核電站已經(jīng)注意到這些問題并采取了嚴(yán)密的防護(hù)措施。對選址、設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試和運(yùn)行等各個(gè)階段的每一項(xiàng)具體活動都嚴(yán)格按照單項(xiàng)的質(zhì)量保障大綱進(jìn)展。另外還有內(nèi)部和外部監(jiān)察制度，監(jiān)視考察質(zhì)量保障大綱的實(shí)施情況和是否起到應(yīng)有的作用。對參加核電廠工作的人員的選擇、培訓(xùn)、考核和任命有著嚴(yán)格的規(guī)定。領(lǐng)取操作員的執(zhí)照，然后才能上崗，還要進(jìn)展定期考察，不合格者被取消上崗資格。核電站的建立是嚴(yán)格按照最高要求保障平安的。但就目前的情況而言，核電站并非絕對平安、萬無一失，但是隨著人們不斷的努力相信核能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在走向成熟?？偨Y(jié):任何科技的進(jìn)步都有其曲