㈠ 核電給我們的生活帶來什麼影響了解
核電不但非常經濟,而且對環境的影響最小
「與火力發電站和水力發電站相比,核電站具有明顯的優勢。」朱書堂博士介紹說。
首先,從環境方面,核電對環境影響最小,它既能滿足能源需求,同時又是抑制日益增長的空氣污染和溫室氣體排放問題的有效解決辦法之一。
科學家曾經對百萬噸級的煤電和核電站每年向大氣排放的有害物質作過比較,煤電排放二氧化碳約為700噸,二氧化硫約為6萬噸,氮氧化合物約為9萬噸,火渣及飛灰約為80萬噸。而核電生產以上的物質都是零排放。
另外,從安全性上來說,通過世界核能領域持續不斷的努力,核電站安全性已經得到了極大提高。目前在役運行的第二代壓水堆核電站,發生大規模放射性泄漏事故的概率已經降到了百萬分之一。而我國引進的西屋公司AP1000第三代先進壓水堆核電站,由於採用非能動安全技術,大量放射性泄漏概率降到了約五千萬分之一。朱書堂博士介紹說。
最重要的是,核電還非常經濟。雖然,從前期投資上來看,核電投資是煤電的2.5倍,但是,對於建成以後,1公斤的鈾全部裂變所釋放出的裂變能,大約相當於2400噸煤或2000噸的石油燃燒所釋放出的能量。
「一座百萬千瓦的火電站一年需要250萬噸的標准煤,而核電站只需要幾十噸的胡橘並低濃縮鈾原料就行了。」朱書堂博士介紹說。另外,核電站不需要煤電那樣佔地巨大的露天儲煤倉庫和堆積廢渣的場地,減少了佔地面積,降低了對環境的影響,節省了開支。
人們對核電的一些誤解,專家一一進行了解釋
據統計,人類所受到的輻射照射有75%來自自然界,20%來自醫療診斷,只褲跡有0.25%來自核電,核電對於人類輻射環境的影響微乎其微。舉個例子來說,北京至歐洲乘飛機往返一次受到的輻射為0.02毫希,胸肺透視一次為0.2毫希,而在核電站工作一年僅為0.01毫希。
如果發生強烈地震,核電站的安全如何保證?朱書堂博士介紹說,在《核電站廠址安全規定》及相關的細則中,有嚴格的規定。核電站的選址附近范圍應該不存在能動斷層,區域地殼相對穩定,不存在現代火山活動、誘發地震、斷層錯位地表、沙液化、湖涌等地震地質災害。
對於一些專家對我國大力發展核電會造成原料鈾的缺乏,朱書堂博士引用《科技導報》2007年第5期趙仁愷院士的文章數據說:中國的原料鈾完全有能力保證6000萬千瓦核電裝機的需要。另外,雖然國際上俗稱「黃餅」的鈾原料的成交價格達到每磅80美元,但是和煤炭價格比起來還是便宜很多。
令人關注的是伍圓,發改委批准在內陸的湖北、湖南和江西建設3座核電站。其他內陸省份為了爭取立項建設核電站,各項工作也在積極推進。
「一個核電站投資幾百億元,只要建在那兒,不管誰來投資,幾百億元投進去了,當地的經濟肯定發展起來了。」朱書堂博士說。「為了避免我國核電站選址出現像前些年的水電、火電一窩蜂上馬的情況,國家有關部門正在規范地方的核電選址。」
「到2020年4000萬加1800萬千瓦的核電裝機容量對我國來說,不是多,而是少!僅占當時我國發電裝機容量的4%-5%,遠遠低於美國、法國、俄羅斯、日本等核電大國,也低於世界平均水平!我國核電發展潛力巨大,前景廣闊。」朱書堂博士最後說。
純手打,謝謝。
㈡ 核能源對人們的生產生活所產生的作用是
主要是利用核能發電,減少化石能源的使用對大大檔碼氣等環境帶來的危害。
中國蠢掘正在加大能源結構調整力度。積極發展核電、風電、水電等清潔優質能源已刻不容緩。中滾哪國能源結構仍以煤炭為主體,清潔優質能源的比重偏低。
㈢ 核能在人類生存中有哪些重要作用
核動力
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本文介紹的是核反應獲得的能量 (Nuclear power)。關於原子核釋放的能量 (Nuclear energy),詳見「核能」。
漢漢▼
核能發電的燃料產業鏈
這是一座位於法國的核能發電廠。水蒸氣正在從雙曲面形狀的冷卻塔排出。核反應堆位於圓桶狀的安全殼建築物內
核動力(英語:Nuclear power,也稱原子能)是利用可控核反應來獲取能量,從而得到動力、熱量和電能。產生核電的工廠被稱作核電站,將核能轉化為電能的裝置包括反應堆和汽輪發電機組。核能在反應堆中被轉化為熱能,熱能將水變為蒸汽推動汽輪發電機組發電。
因為核輻射問題和現在人類還只能控制核裂變,所以核能尚未得到所有國家、民眾的認可,在大部分的國家暫時未有大規模的利用。利用核反應來獲取能量的原理是:當裂變材料(例如鈾-235)在受人為控制的條件下發生核裂變時,核能就會以熱的形式被釋放出來,這些熱量會被用來驅動蒸汽機。蒸汽機可以直接提供動力,也可以連接發電機來產生電能。世界各國軍隊中的某些潛艇及航空母艦以核能為動力(主要是美國)。同時,核能每年提供人類獲得的所有能量中的15.7%。[1]
目錄 [隱藏]
1 應用
2 歷史
2.1 起源
2.2 早期
2.3 發展
3 反應堆的種類
3.1 當今的技術
3.2 工作原理
3.3 試驗技術
4 核燃料的循環
4.1 核燃料的來源
4.2 固體廢料
4.3 再處理
5 經濟
5.1 建造所需資金
5.2 補貼
5.3 其它
6 對核能的擔心
6.1 事故或襲擊
6.2 對人類健康的影響
6.3 核武器擴散
7 環境影響
7.1 空氣污染
7.2 廢熱
8 原子能機構團體名單
9 腳注
10 參考資料
11 參見
[編輯]應用
法國核電發電比例極高,圖為法國核電廠位置。
美國核電位置
美國每年產生的核能居全世界首位,美國人消耗的電能中有20%來自於核能。如果按核能占總電能的百分比來看,法國則為全球第一。2006年的調查顯示,核能滿足了78%的法國電能需求。[2][3] 歐盟需要的30%的電能來自核反應。[4]各國的核能政策均各有不同。
核能是一種儲量充足並被廣泛應用的能量來源,而且如果用它取代化石燃料來發電的話,溫室效應也會減輕。國際間正在進行對於改善核能安全性的研究,科學家們同時還在研究可控核聚變和核能的更多用途,比如說制氫(氫能也是一種被廣泛提倡的清潔能源),海水淡化和大面積供熱。1979年的三哩島核泄漏事故和1986年的切爾諾貝利核事故使美國放緩了建造核能發電廠的步伐。後來,核能在經濟與環境兩方面的益處使聯邦政府又開始重新考慮它。公眾也對核能很感興趣,不斷飆升的油價,核能發電廠安全性的提高和符合京都議定書規定的低溫室氣體排放量使一些有影響的環境保護論者開始注意核能。有一些核反應堆已處於建造當中,幾種新型核反應堆也在計劃之中。
關於核能的利用一直存在著爭議,因為那些放射性核廢料會被無限期保存起來,這就有可能造成泄漏或爆炸,有些國家可能借應用核能的名義來大量製造核武器。核能的擁護者說這些風險都是很小的,並且應用了更先進的科技的新型核反應堆會將風險進一步降低。他們還指出,與其它化石燃料發電廠相比,核能發電廠的安全記錄反而更好,核能產生的放射性廢料比燃燒煤產生的還少,並且核能可以持續獲得。而核能的反對者,包括了大部分主要的環境保護組織,認為核能是一種不經濟,不合理且危險的能源(尤其是與可再生能源相比),而且他們對新技術能否減低成本和風險也存在著爭議。有些人擔心朝鮮及伊朗可能正在以民用核能的名義研製核武器。朝鮮已經承認擁有核武器,而伊朗則對此否認。
[編輯]歷史
[編輯]起源
第一個成功的核裂變實驗裝置在1938年的柏林被德國科學家奧托·哈恩,莉澤·邁特納和弗瑞茲·斯特拉斯曼製成。
在第二次世界大戰中,一些國家致力於研究核能的利用,它們首先研究的是核反應堆。1942年12月2日,恩里科·費米在芝加哥大學建成了第一個完全自主的鏈式核反應堆,在他的研究基礎上建立的反應堆被用來製造轟炸了長崎的原子彈「胖子」中的鈈。在這個時候,一些國家也在研究核能,它們的研究重點是核武器,但同時也進行民用核能的研究。
1951年12月20日人類首次用核反應堆產生出了電能,這個核反應堆位於愛達荷州Arco的EBR-I試驗增殖反應堆,它最初向外輸出的功率為100 kW。
1952年,帕雷委員會(「總統的材料政策委員會」的簡稱)向當時的美國總統哈利·S·杜魯門提交了一份報告,這份報告認為核能的前景「相當悲觀」,它建議應該讓科學家們研究太陽能。[5]
1953年12月,美國總統德懷特·艾森豪威爾發表的名為「和平需要原子」的演說,這使美國政府開始資助一系列國際間的核能研究。
[編輯]早期
這是位於賓夕法尼亞州碼頭市的「碼頭市核電站」,它是美國第一個投入商業運營的核反應堆,於1957年開始工作。
1954年6月27日,世界上第一個為電網提供電力的核電站在蘇聯的歐伯寧斯克開始運行。[6] 這個反應堆使用了石墨來控制核反應並用水來冷卻,功率為5兆瓦。全世界第一個投入商業運營的核反應堆是位於英格蘭設菲爾德的Calder Hall,它於1956年開始運行。它有一個Magnox型反應堆,最初的輸出功率為 50兆瓦,後來提高到了200兆瓦。[7] 賓夕法尼亞州碼頭市的一個壓水型反應堆是美國第一個投入商業運營的反應堆。
1954年,美國原子能委員會(美國核管理委員會的前身)的主席說,人們談到核能時經常會提到,如果廣泛應用核能,電力在將來會變得很便宜,實際上這是錯誤的。但是人們的這種想法已經讓美國決定在2000年之前建造1000個核反應堆。[8]
在1955年聯合國的「第一次日內瓦會議」中,世界上聚集了最多的科學家來一起探索核能這個新領域。1957年,歐洲原子能共同體(EURATOM)與歐洲經濟共同體(即現在的歐盟)一同成立。同年成立的還有國際原子能機構(IAEA)。
[編輯]發展
核反應堆的功率提升迅速,從1960年代的不到1GW(吉瓦,GigaWatt)猛長至1970年代的100GW,1980年代又升到了300GW。1980年以後,核反應堆的功率的提升變得不那麼迅速了,到2005年,功率只上升到了366GW,大部分來自於中國的核能建設。[9]
這是華盛頓公共供電系統,其中的3號和5號核電站在未完工時便遭廢棄。
在1970年代和1980年代之間,建造核電站所需的巨額費用(來自政府要求的提高和一些反對者的訴訟所要求的經常性改進)和下降中的化石燃料價格使建造當中的核電站變得不那麼吸引人。
在20世紀後半葉,一些反對核能的運動開始興起,它們擔心的是核事故和核輻射,還反對生產,運輸和儲藏核廢料。1979年的三哩島核泄漏事故和1986年的切爾諾貝利核事故成為了許多國家停止建造新核電站的關鍵理由。澳大利亞於1978年,瑞典於1980年,義大利於1987年都對建造核電站的問題發動了全民公投,同時愛爾蘭的核能反對者成功地阻止了在該處核能計劃的實施。但布魯金斯學會表示,美國政府沒有批准新核電站的建造主要是由於經濟原因,而非安全問題。[10]
[編輯]反應堆的種類
[編輯]當今的技術
核裂變發電機組
現今正在運營的核反應堆可依裂變的方式區分為兩大類,各類中又可依控制裂變的手段區分為數個子類別:
核裂變反應堆通過受控制的核裂變來獲取核能,所獲核能以熱量為形式從核燃料中釋出。
現行核電站所用的全為核裂變反應堆,這也是本段的主述內容。核裂變反應堆的輸出功率為可調。核裂變反應堆也可依世代分類,比如說第一、第二和第三代核反應堆。現在的標准核反應堆都為壓水式核反應堆(PWR)。
快中子式核反應堆和熱中子式核反應堆的區別會在稍後講到。總體來說,快中子式反應堆產生的核廢料較少,其核廢料的半衰期也大大短於其它型式反應堆所產生的核廢料,但這種反應堆很難建造,運營成本也高。快中子式反應堆也可以當作增殖型核反應堆,而熱中子式核反應堆一般不能為此。
A. 壓水反應堆 (PWR)
壓水反應堆內爐
這種反應堆完全以高壓水來冷卻並使中子減速(即使在溫度極高時也是這樣)。大部分正在運行的反應堆都屬於這一類。盡管在三哩島出事的反應堆就是這一種,一般仍認為這類反應堆最為安全可靠。這是一種熱中子式核反應堆。中國大陸秦山核電站一期工程、大亞灣核電站和台灣核三廠的反應堆為此型。
B. 沸水反應堆 (BWR)
這些反應堆也以輕水作為冷卻劑和減速劑,但水壓較前一種稍低。正因如此,在這種反應堆內部,水是可以沸騰的,所以這種反應堆的熱效率較高,結構也更簡單,而且可能更安全。其缺點為,沸水會升高水壓,因此這些帶有放射性的水可能突然泄漏出來,。這種反應堆也佔了現在運行的反應堆的一大部分。這是一種熱中子式核反應堆。台灣核一廠和核二廠兩座發電廠的反應堆為此型。
C. 壓重水式核反應堆 (PHWR)
這是由加拿大設計出來的一種反應堆,(也叫做CANDU),這種反應堆使用高壓重水來進行冷卻和減速。這種反應堆的核燃料不是裝在單一壓力艙中,而是裝在幾百個壓力管道中。這種反應堆使用天然鈾為核燃料,是一種熱中子式核反應堆。這種反應堆可以在輸出功率開到最大時添加核燃料,因此能高效利用核燃料(因為可作精確控制),並節省濃縮鈾的成本;只是重水很貴。大部分壓重水式反應堆都位於加拿大,有一些出售到阿根廷、中國、印度(未加入防止核武器擴散條約)、巴基斯坦(未加入防止核武器擴散條約)、羅馬尼亞和南韓。印度也在它的第一次核試爆後運行了一些壓重水式核反應堆(一般被稱為「CANDU的變種」)。中國大陸秦山核電站三期工程的反應堆為此型。
D.石墨輕水型核反應堆(RBMK)
石墨輕水型核反應堆
這是一種蘇聯的設計,它在輸出電力的同時還產生鈈。這種反應堆用水來冷卻並用石墨來減速。RBMK型與壓重水型在某些方面具有相同之處,即可以在運行中補充核燃料,並且使用的都是壓力管。但是與壓重水型不同的是,這種反應堆不穩定,並且體積太大,無法裝置在外罩安全殼的建築物里,這點很危險。RBMK型還有一些很重大的安全缺陷,盡管其中一些在切爾諾貝利核事故後被改正了。一般認為RBMK型是最危險的核反應堆型號之一。切爾諾貝利核電站擁有四台RBMK型反應堆。
E. 氣冷式反應堆 (GCR) 和 高級氣冷式反應堆 (AGCR)
這種反應堆使用石墨作為減速劑,並用二氧化碳作為冷卻劑。其工作溫度較壓水式反應堆更高,因此熱效率也更高。一部分正在運行的反應堆屬於這一類,大部分位於英國。老式的核電站(也就是Magnox式)已經或即將關閉。但高級氣冷式核反應堆還會繼續運行10至20年。這是一種熱中子式核反應堆。關閉這種核電站的費用很高,因其反應爐核心很大。
F. 液態金屬式快速增殖核反應堆 (LMFBR)
這種反應堆使用液態金屬作為冷卻劑,而完全不用減速劑,並且在發電的同時生產出比消耗量更多的核燃料。這種反應堆在效率上很接近壓水式反應堆,而且工作壓力不需太高,因為液態金屬即使在極高溫下也不需加壓。法國的超級鳳凰核電站和美國的費米-I核電站用的都是這種反應堆。1995年,日本的「文殊」核電站發生液態鈉泄漏,預計將會在2008年重新開始運行。這三個核電站都用到了液態鈉。這是一種快速中子式反應堆而不是熱中子式反應堆。液態金屬式反應堆分為兩種:
液態鉛式反應堆
這種反應堆使用液態鉛來作為冷卻劑,鉛不但是隔絕輻射的絕佳材料,還能承受很高的工作溫度。還有,鉛幾乎不吸收中子,所以在冷卻過程中損失的中子較少,冷卻劑也不會變成帶放射性。與鈉不同的是,鉛是惰性元素,所以發生事故的幾率也較小,但是,應用如此大量的鉛就不得不考慮毒性問題,而且清理起來也很麻煩。這種反應堆經常用的是鉛鉍共熔合金。在這種情況下,鉍會產生一些小的放射性問題,因為它會吸收少量中子,而且也比鉛更容易變得帶放射性。
液態鈉式反應堆
大部分液態金屬式反應堆都屬於這一種。鈉很容易獲得,而且還能防止腐蝕。但是,鈉遇水即劇烈爆炸,所以使用時一定要小心。雖然這樣,處理鈉爆炸並不比處理壓水式核反應堆中超高溫輕水的泄漏麻煩到哪裡去。
放射性同位素溫差發電機通過被動的衰變來獲取熱量。
一些放射性同位素溫差發電機被用來驅動太空探測器(比如卡西尼-惠更斯號),蘇聯的一些燈塔,和某些心臟起搏器。這種發電機產生的熱會隨著時間逐漸減少,其熱能通過溫差電效應轉換成電能。
[編輯]工作原理
一般核電站的關鍵部分是:
核燃料
反應爐燃料棒
中子減速劑
冷卻劑
控制棒
反應爐壓力槽
反應爐中心緊急冷卻系統
反應堆保護系統
蒸汽發生器(沸水式反應堆中沒有這個)
安全殼建築
水泵
渦輪機
發電機
冷凝器
一般的熱電廠都有燃料供應來產生熱,比如說天然氣,煤或石油。對於核電廠來說,它需要的熱來自於核反應堆中的核裂變。當一個相當大的可裂變原子核(一般為鈾-235或鈈-239)被一個中子轟擊時,它便分裂為兩個或更多個部分,同時釋放出能量和中子,這個過程就叫做核裂變。原子核釋放出的中子會繼續轟擊其它原子核。當這個鏈式反應被控制的時候,它釋放出的能量便可用來燒水,產生出的水蒸氣會驅動渦輪機,從而產生電能。需要記住的是,核爆炸中發生的是「不受控制的」鏈式反應,而核反應堆中的裂變速度無法達到核爆炸所需要的速度,這是因為商業用核燃料的濃度還不夠高。(參看濃縮鈾)
鏈式反應被一些能夠吸收或減慢中子的材料控制著。在以鈾為核燃料的反應堆當中,中子需要被減慢速度,因為當慢速中子轟擊鈾-235原子核時是更容易發生裂變的。輕水反應堆使用普通水來減慢中子並進行冷卻。當水的溫度升高到一定程度時,它便達到了工作溫度,此時它的密度會降低,因此沒被它吸收的少量中子會被減得足夠慢,然後去引發新的裂變。負反饋將裂變速度保持在一定水平。
[編輯]試驗技術
一些產生核能的其他設計,比如說德國第IV號反應堆,是一些正在進行的研究項目的對象。它們在將來可能會投入實際應用。一些改進後的核反應堆使反應爐變得更干凈,更安全和/或降低了散布核武器的風險。
超臨界水冷式反應器 (SCWR)
超臨界水冷式反應器將比氣冷式反應堆更高的效率與壓水式反應堆的安全性結合到了一起,它在技術上遇到的挑戰可能比二者都大。在這種反應器中,水會被加熱到臨界點。超臨界水冷式反應器與沸水式反應堆相似,但是超臨界水冷式反應器中的水不會沸騰,因此它的熱效率也就比沸水式反應堆高。這是一種超熱中子反應堆。
整合式快中子反應堆
1980年代科學家建造,測試並評估了一個整合式快中子反應堆,後在1990年代由於柯林頓政府的要求而被棄置,這是因為柯林頓政府的政策是防止核武器擴散。這種反應堆會將用過的核燃料回收,因此它只產生一點核廢料。本段結尾的鏈接是對於愛達荷州阿貢國家實驗室的前總管Charles Till博士的采訪,他介紹了整合式快中子反應堆並解釋了它在安全性,效率,核廢料和其它幾個方面上的的優點。[11]
球床反應堆 —這種反應堆使用陶瓷球來包裝住核燃料,所以它比較安全。絕大多數的這種反應堆使用氦作為冷卻氣體,氦不會爆炸,不會很容易地吸收中子而變得有放射性,也不會溶解能變得有放射性的物質。典型的設計擁有比輕水式反應堆的安全殼層數(一般為3層)更多層的安全殼(一般為7層)。一個它獨有的特點是,它的燃料球實際上組成了反應爐的核心,而且可以一個一個地更換,因此這種反應堆更安全。核燃料的這種設計使重新處理它們變得很貴。
SSTAR 小型(Small)密封(Sealed)可運輸式(Transportable)自主(Autonomous)反應堆(Reactor)在美國是首要研究項目之一,它是一種相當安全的增殖反應堆。
次臨界反應堆的設計更安全,但是在建造技術和經濟上還有一定困難。
釷反應堆
在特殊的反應堆中,釷-232可以轉變為鈾-233。在這種情況下,比鈾的儲量更豐富的釷就可以用來製造鈾-233。鈾-233相對於鈾-235來說有一些優點,它產生的中子更多,並且產生更少的長半衰期超鈾元素核廢料。
高級重水反應堆 —下一代的壓重水式核反應堆,使用重水來作為減速劑。印度的巴巴原子研究中心 (BARC)正在對此進行研究。
KAMINI —一種獨特的反應堆,它使用鈾-233來作為核燃料。由巴巴原子研究中心和甘地原子研究中心建造。
印度正在建造一台更大的快速增殖釷反應器,為的是利用釷來獲取核能並控制它。
受人為控制的核聚變在理論上也可以提供核能,並且操縱過程也不像錒系元素那麼麻煩,但是在技術上還有許多難題等待解決。科學家已經建造了幾個核聚變反應堆,但是到目前為止,還沒有一個反應堆輸出的能量比輸入的能量多。盡管科學家從1950年代就開始研究可控核聚變,但是一般認為2050年以前不會有商業性的核聚變反應堆投入應用。現在領導著可控核聚變研究的是ITER。
[編輯]核燃料的循環
主條目:核燃料循環
核燃料循環從鈾的開采,提純至被製成核燃料開始,(1)核燃料被送到核電站。在被使用完後,剩餘的燃料被送到再處理工廠(2)或直接送到填埋場(3)。在再處理過程中,95%的剩餘核燃料能夠再被核電站利用。(4)
核燃料—一種緊密,不活潑,不能溶解的固體
核反應堆只是核燃料循環中的一部分。整個循環從核燃料的開采開始。一般來說,鈾礦不是露天開採的條帶礦,就是原地開採的過濾型礦。在任意一種情況下,鈾礦石都會被提取出來,並被轉為穩定且緊密的形式(例如黃鈾餅),然後被送到處理工廠。在這里,黃鈾餅會被轉化為六氟化鈾,之後會被提純。在這時,包含了0.7%以上鈾-235的提純鈾會被加工成各種形狀大小的燃料棒。被送到核電站後,這些燃料棒會在反應堆中待上大約3年,在這3年中,它們會消耗自身包含的鈾的3%,在這之後,它們會被送到乏燃料水池,在這里,核裂變中產生的一些半衰期短的同位素會衰變掉。在這里呆上大約5年後,這些核燃料的放射性會降低到安全范圍之內,之後就會被裝進乾的儲藏容器永久儲藏,或被送到再處理工廠進行再處理。
[編輯]核燃料的來源
主條目:鈾市場
鈾是一種常見的化學元素,陸地上和海洋中的每個地方都存在著鈾。它就跟錫一樣常見,儲量比金高500倍。大部分種類的岩石和土壤都包含著鈾,盡管濃度極低。現在,比較經濟的鈾儲藏地的鈾濃度至少為0.1%。以現在的花費速度來算,地球上可被提取的鈾還可用50年。在這種情況下,將鈾的價格提高一倍會將核電站的運行成本提高5%。但是,如果將天然氣的價格提高一倍,那麼天然氣的供應成本會提高60%。將煤的價格提高一倍會將煤的供應成本提高30%。
鈾的提純會產生出許多噸貧鈾 (DU),它包含了鈾-238和大多數鈾-235。鈾-238有幾種商業上的應用,比如說飛機製造,輻射防護,製造子彈和裝甲,因為它具有比鉛更高的的密度。一些證據顯示過度接觸鈾-238的人會得疾病,這些人包括坦克乘員和在有大量貧鈾存在的地區居住的居民。
現在的輕水反應堆遠遠沒有能充分利用核燃料,這造成了浪費。更有效的反應堆或再處理技術將會減少核廢料的數量,並且能更好地利用資源。[12]
與現在使用鈾-235(占天然鈾的0.7%)的輕水反應堆不同的是,快速增殖反應堆使用的是鈾-238(占天然鈾的99.3%)。鈾-238估計可供核電站使用50億年。[13]增殖技術已經被應用在了幾個反應堆中。[14]至2005年12月,唯一正在向外界提供能量的增殖反應堆是位於俄羅斯別洛雅爾斯克的BN-600。(BN-600的輸出功率為600兆瓦,俄羅斯還計劃在別洛雅爾斯克核電站建造另一個反應堆,BN-800)還有,日本的「文殊」反應堆也在准備重新起用(它從1995年起就被關閉了),中國和印度也在計劃建造增殖反應堆。
由釷轉化而得的鈾-233也可以用做核裂變燃料。地球上釷的儲量為鈾的儲量的三倍,而且理論上所有這些釷都可被用來進行增殖,這使釷的潛在市場大於鈾的市場。[15]與用鈾-238來製造鈈不同的是,用釷來製造鈾-233不需要快速增殖反應堆,它在常規增殖反應堆中的表現已經很令人滿意了。
計劃中的核聚變反應堆使用的核燃料是氘,一種氫的同位素,現在的設計也會用到鋰。以現在人類消耗能量的速度來看,地球上可開採的鋰還可以用3000年,海洋中的鋰可用6000萬年,如果核聚變反應堆只消耗氘的話,它們可以工作1500億年。[16]相比之下,太陽只剩下了50億年的壽命。 而地球的碳水化合物生物壽命,只剩下不到20億年了。
[編輯]固體廢料
現在的核電站產生的廢料太多。一台大型核反應堆每年會產生3立方米(25-30噸)的核廢料。[17]這些核廢料中主要包含沒有發生裂變的鈾和大量錒系元素中的超鈾元素(大部分是鈈和鋦)。3%的核廢料是裂變產物。核廢料中的長半衰期成分為錒系元素(鈾,鈈和鋦),短半衰期成分為裂變產物。
核廢料具有強放射性,並且需要特別小心地控制。剛從核反應堆出來的核廢料可在不到一分鍾的時間內使人致死。但是,核廢料的放射性會隨著時間減少。40年後,它的放射性與剛從反應堆出來時相比,已經減少了99.9%,盡管如此它的放射性還是很危險。[12]
核廢料的儲藏和處理是一個巨大的挑戰。由於核廢料具有放射性,它必須存放在具有輻射防護的水池中(乏燃料池),在這之後它一般會被送到乾燥的地窖或防輻射的乾燥容器中進行儲藏,直到它的輻射量降低到可以進行進一步處理的程度。由於核燃料種類的不同,這個過程通常要持續幾年到幾十年的時間。美國大多數的核廢料現在都在短期的儲藏地點,人們正在討論建造永久儲藏地點。美國猶加山的地下儲藏室被提議成為永久的儲藏地點。
核廢料的數量可以通過幾種方法來減少,其中核燃料再處理效果最為顯著。即使這樣,剩餘的核廢料如果不包含錒系元素,還會持續300年保持強放射性,如果包含錒系元素,則會持續幾千年保持強放射性。即使將核廢料中的錒系元素全部除去,並使用快速增殖反應堆通過嬗變將一些半衰期長的非錒系元素也除去,核廢料還是要在一百至幾百年內與外界隔絕,所以這是個長期的問題。次臨界反應堆和核聚變反應堆也可以減少核廢料需要被儲藏的時間。[18]由於科技在飛速地發展,處理核廢料的最好方法是否為地下填埋已經出現了爭議。現在的核廢料在將來可能就是一種有用的資源。
核工業上使用的受污染的工作服,工具,凈水樹脂和一些正要關閉的核電站本身也都在產生一些低放射性的廢料。在美國,美國核管理委員會已經幾次嘗試著允許低放射性廢料被當作普通廢物一樣處理,比如進行填埋,回收等等。許多低放射性廢料的輻射量非常小,它們只因為自己的使用歷史而被當作了放射性廢物。舉例來說,根據美國核管理委員會的標准,咖啡也可以被視作低放射性廢料。
在應用了核能的國家中,整個工業產生的有毒廢料中只有不到1%是放射性廢料,但是它們是極其有害的,除非經過衰變後,它們的輻射量變得更低,或者更理想的是,輻射完全消失。[12]總體來說,核能工業產生的廢料比化石燃料工業產生的廢料要少很多。燃燒煤的工廠產生的有毒和放射性的廢料尤其多,因為煤中的有害的和放射性的物質在這里被集中起來了。
[編輯]再處理
再處理可以回收用過的核燃料中95%的鈾和鈈,並將它們轉化為新的混合氧化物燃料。這也同時減少了核廢料的長期放射性,因為經過再處理後,剩餘核廢料中主要就是半衰期短的裂變產物,並且它的體積也減少了90%。民用核燃料產生的廢料的回收已經在英國,法國和(以前)俄羅斯大規模應用,中國也即將應用這項技術,印度也可能應用,日本應用此項技術的規模也在擴展中。伊朗已經宣布成功進行了核廢料的再處理,這就完善了它的核燃料循環,但是同時也招致了美國和國際原子能機構的批評。[19]與其它國家不同的是,美國在一段時間前是禁止核廢料再處理的;盡管這個政策已經被廢除,但是現在美國大部分使用後的核燃料都仍然在被當作廢料處理。[20]
㈣ 核能的後果是什麼
問題一:利用核能有什麼好處和壞處? 好處:1.效率高,少量能源就能產生巨大電能,節約資源。2.大大減少有害氣體、溫室氣體的排放,保護環境,減少霧霾。壞處:對周圍居民的生命是潛在威脅。
問題二:什麼是核能?是由什麼組成的?有沒有壞處?為什麼? 核能發電的能量來自核反應堆中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、鈈-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片,同時放出中子和大量能量的過程。反應中,可裂變物的原子核吸收一個中子後發生裂變並放出兩睜旁枯三個中子。若這些中子除去消耗,至少有一個中子能引起另一個原子核裂變,使裂變自持地進行,則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現鏈式反應是核能發電的前提。
要用反應堆產生核能,需要解決以下4個問題:①為核裂變鏈式反應提供必要的條件,使之得以進行。②鏈式反應必須能由人通過一定裝置進行控制。失去控制的裂變能不僅不能用於發電,還會釀成災害。③裂變反應產生的能量要能從反應堆中安全取出。④裂變反應中產生的中子和放射性物質對人體危害很大,必須設法避免它們對核電站工作人員和附近居民的傷害。
優點:
1.核能發電不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中,因此核能發電不會造成空氣污染。
2.核能發電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。
3.核能發電所使用的鈾燃料,除了發電外,沒有其他的用途。
4.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,運輸與儲存都很方便,一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料,一航次的飛機就可以完成運送。
5.核能發電的成本中,燃料費用所佔的比例較低,核能發電的成本較不易受到國際經濟情勢影響,故發電成本較其他發電方法為穩定。
缺點:
1.核能電廠會產生高低階放射性廢料,或者是使用過之核燃料,雖然所佔體積不大,但因具有放射線,故必須慎重處理,且需面對相當大的政治困擾。
2.核能發電廠熱效率較低,因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環境Y,故核能電廠的熱污染較嚴重。
3.核能電廠投資成本太大,電力公司的財務風險較高。
4.核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉。
5.興建核電廠較易引發政治歧見紛爭。
6.核電廠的反應器內有大量的放射性物質,如果在事故中釋放到外界環境,會對生態及民眾造成傷害。
問題三:核能泄露危害? 對人體的話,首先是皮癌,次之血液類病,再者失去免疫力,可能產生任何一種癌症。
此外,會造成基因突變、水體污染、生物污染等危及全人類
問題四:核能的危害 核廢料(即燒過的核燃料)都具有高放射性,而且周期很長(半衰期為幾萬甚至幾百萬年)。目前還沒有有效地處理方法,目啟伍前都是深埋等待技術成熟。
問題五:核電的好處與壞處 核電的環保性。核電是清潔能源,對環境影響小.核能發電不像化石燃悉洞料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中,因此核能發電不會造成空氣污染。核能發電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。
2消耗資源也少。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍。核能要比化學能大得多,所以核電站所消耗的核燃料比同樣功率的火電廠所消耗的化石燃料要少得多。百萬千瓦的發電機組,核電站一年僅需補充30噸核燃料而火電廠卻要消耗300萬噸原煤
3核能電廠所使用的燃料體積小,運輸與儲存都很方便,一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料,一航次的飛機就可以完成運送。
4核能發電的成本較不易受到國際經濟情勢影響,故發電成本較其他發電方法為穩定等優點
弊
1熱污染較嚴重。
核能發電廠熱效率較低,因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環境Y,故核能電廠的熱污染較嚴重。
5拆除它卻要花費數倍乃至十數倍於建造的費用。拆除核電站要將整座核電站用特殊的工具切割成一塊一塊的小磚頭,然後一塊一塊地用特殊儀器檢測,未發現含有過量核輻射的才可以運走。若發現其含有超量核輻射的則要按核廢料處理
2核廢料處置成本大 技術要求高。
核廢料具有極強烈的放射性,能傷害人類和環境,而且其半衰期長達數千年、數萬年甚至幾十萬年。所以如何安全、永久地處理核廢料是科學家們一個重大的課題。安全、永久地處理核廢料需要
首先要安全、永久地將核廢料封閉在一個容器Y,並保證數萬年內不露出放射性。科學家們為達到這個目的,曾經設想將核廢料封在陶瓷容器Y面,或者封在厚厚的玻璃容器Y面。但科學實驗證明,這些容器存入核廢料在100年以內效果還是很理想。但100年以後,容器就經受不住放射線的猛烈轟擊而發生爆裂,到那時,放射線就會散發到周圍環境中,後果不堪設想。
其次,要尋找一處安全、永久存放核廢料的地點。這個地點要求物理環境特別穩定,長久地不受水和空氣的侵蝕,並能經受住地震、火山、爆炸的沖擊。隨著我國核電站數量的增加,但這些核電站在發電的同時也產生了大量的核廢料。目前我國核電站每年產生150噸具有高度放射性的核廢料,預計到2010年這些核廢料的積存量將達到1000噸。
但中國僅有兩座中、低放射核廢料處置庫在運行,還沒有高放射處置庫。
而建造一個中、低放處置場,大約需要2億元的資金。一座高放處置庫必須確保至少10萬年內安全,這不僅僅是技術問題,更需要大量資金。
中國核電站大多位於東南沿海,核電站與核廢料處置庫之間相隔數千公里,運輸耗時較長。這種核電站與核廢料處置庫分置的布局特點,使得核廢料處理過程中隱藏了更大的風險 3核電廠的反應器內有大量的放射性物質,如果在事故中釋放到外界環境,會對生態及民眾造成傷害。1986年4月26日 切爾諾貝利核電站爆炸。核泄漏事故後產生的放射污染相當於日本廣島原子彈爆炸產生的放射污染的100倍。 這次事故直接導致50人死亡,300多人因受到嚴重輻射先後被送入醫院搶救,有更多的人受到不同程度的輻射污染
問題六:核電站對人有什麼危害 在不發生泄漏的情況下無任何危害,反應堆都有多重保護,核輻射完全可以屏蔽在核島內。但是發生了泄漏,那就不死也殘了。
㈤ 核電行業未來發展的分析和核電行業對中國經濟和社會的發展作用
未來發展分析:
為適應經濟發展和滿足能源不斷增長的需要,實現經濟、社會、生態環境的協調發展,必須加快核能的發展。中國把核電作為國家能源戰略的重要組成部分,逐步提高核能在能源供應總量中的比例。在經濟發達、電力負荷集中的沿海地區,核電將成為電力結構的重要支柱。
中國核電建設在以我為主,中外合作,引進技術,推進自主化的方針指導下,統一技術路線,採用先進技術,不斷提高核電機組的安全水平和經濟性,實現大型核電機組建設的自主化和本地化,提高核電產業的整體能力。
中國核能利用堅持可持續發展,核電發展採用熱堆-快堆-聚變堆「三步走」的方針。近期以壓水堆核電站為主,在充分利用已有技術,建設一批壓水堆核電站的同時,積極開展國際合作,適時建造先進壓水堆核電站,並以此作為我國未來核電發展的主力機型。
中國積極推進和平利用核能的開發研究,力爭在一些重大項目上有新的突破。例如,利用快堆發電、用核能進行海水淡化、用低溫供熱堆採暖、用高溫氣冷堆發電和制氫等,當條件成熟時,使其成為新的產業。
中國的核燃料立足國內,將同步建設與核電發展相適應的核燃料循環產業,技術上要達到或接近國際先進水平,經濟上要有較強的競爭力。核電燃料組件依靠國內生產,天然鈾資源利用國內外「兩種資源、兩個市場」。中國採用閉式核燃料循環的路線,通過對核電站乏燃料的處理,提取鈈製成鈾鈈混合燃料供核電站使用,並為以後快中子堆核電站的發展創造條件。
放射性廢物治理是核燃料循環的重要組成部分。放射性廢物,特別是長壽命、高放射性的廢物能否得到妥善處理與處置,不僅關繫到公眾人身安全和人類居住環境的安全,而且關繫到國民經濟的可持續發展。積極推進放射性廢物處理和地質處置的研究開發,開展高放廢液的分離、嬗變研究,以降低錒系核素和長壽命裂變產物安全處理與處置的難度,減少其對公眾和人類居住環境的影響。
中國同位素和輻射技術的應用有著廣闊的發展空間。今後20年,預計全行業總產值的年增長速度會保持在15%以上,到2010年,全國同位素和輻射技術應用的產業規模將超過1000億元人民幣。
中國和平利用核能事業有著良好的發展前景。我們願意在平等互利的基礎上,與各國開展廣泛的合作,進一步推進核能和平利用,更好地為經濟社會發展服務,為人民造福。
核電行業對中國經濟和社會的發展作用:
發展核電是我國滿足電力需求、優化能源結構、保障能源安全,促進經濟持續發展的重大戰略舉措;發展核電是減少環境污染,實現經濟和生態環境協調發展的有效途徑;發展核電是寓軍於民、促進核科技工業發展,保持和提高國家核威懾能力的主要手段;發展核電是促進裝備製造業產業升級的重要措施;發展核電符合世界能源利用的趨勢。
根據中央領導講話、有關部委文件和中國核工業集團公司的提法,加快核電發展的意義和作用,可以概括為以下五個方面。
1.發展核電是我國滿足電力需求、優化能源結構、保障能源安全,促進經濟持續發展的重大戰略舉措
黨的「十六大」提出全面建設小康社會的宏偉目標,到2020年國內生產總值將比2000年翻兩番。為滿足經濟和社會發展對能源電力的需求,到2020年全國電力裝機總容量要達到10億千瓦左右。這對加快電力建設、增加電力供給,提出了更高要求。
核電作為一種清潔能源,技術已經成熟,安全可靠性得到了實踐驗證,供應能力較強,已成為國家能源電力戰略的重要組成部分。加快核電發展,發揮核電在電力供應中的更大作用,是我國電力發展的必然選擇,是滿足經濟和社會發展的重要保障。
我國現階段電源結構中,火電比重過大。這種格局不僅受到資源儲量和開發的制約,而且受到環境容量和運輸能力的嚴重限制。我國一次能源集中在北方和西部,而經濟發達、人口稠密的沿海地區卻缺乏常規能源。加快核電發展,構造「北煤、西水、東南核」的國家能源新格局,有利於優化能源結構,緩解運輸壓力,對提高能源效率和電網運行的安全可靠性,保障國家能源安全乃至經濟安全,具有重要戰略意義。發展核電,對保障沿海發達地區的經濟快速增長,具有突出的作用。
2.發展核電是減少環境污染,實現經濟和生態環境協調發展的有效途徑
一座百萬千瓦級的燃煤電廠,每年產生二氧化碳650萬噸、二氧化硫1700噸、氮氧化物400噸,還有大量的灰塵、固體顆粒等。2003年,我國燃煤發電排放的二氧化硫達810萬噸,佔全國二氧化硫排放總量的34%。電力工業發展面臨巨大的環保壓力。
核電不排放硫氧化物、氮氧化物和溫室氣體。2003年,全世界核發電量相應減少了20多億噸的二氧化硫排放。大規模發展核電,對於保護生態環境,促進能源與經濟社會的可持續發展,將起到更加重要的作用。
3.發展核電是寓軍於民、促進核科技工業發展,保持和提高國家核威懾能力的主要手段
核科學技術是現代科學技術的重要組成部分,是國家科技實力的重要標志。核科技工業是國防建設的重要基石,是國家安全的重要保障,核戰略是無可替代的最重要的國家戰略。
國外經驗和我國實踐證明,和平時期特別是在禁產禁試的形勢下,能夠替代核武器研製生產又能完整保留一支與核大國相適應的核科技力量並不斷提高,有效的辦法就是發展核電。自主地、較大規模地發展核電,有利於維護我國核科技工業體系的完整性,帶動和促進我國整個核工業產業的發展,從而進一步增強我國的核威懾力量,實現我國的核戰略目標。
4.發展核電是促進裝備製造業產業升級的重要措施
核電是高技術密集的產業,核電發展涉及材料、冶金、化工、機械、電子、儀器製造等眾多行業。由於核電的特殊性,對這些行業提出了技術水準很高的要求。發展核電,有利於推動這些行業的技術改進,提高技術水平和管理水平。
一座百萬千瓦雙堆核電站,按比投資1500美元/千瓦計算,造價即達30億美元,約合人民幣250億元。推進核電建設的自主化、本土化,有利於為我國裝備製造業提供較大市場,促進整個國民經濟的發展。
5.發展核電符合世界能源利用的趨勢
世界核電發展已經走過半個世紀的歷程。截止2004年6月,全世界共有442台核電機組在運行,裝機容量達到3.63億千瓦。核電佔全世界發電總量已經連續17年穩定在16%左右。2003年有16個國家的核電比例在25%以上。核電在發達國家的電力供應中的比例,法國為77.6%,德國28.1%,日本為25%,英國23.7%,美國20%,俄羅斯為16.5%。
進入新世紀以來,美國公布了新的能源政策,支持核電發展,並將核電作為國家能源政策重要組成部分,計劃2010年起建設一批新的核電站。俄羅斯2000年批準的核能發展戰略,規劃建設一批更大容量的壓水堆和新型快堆機組,計劃在2020年前建造40台核電機組。亞洲地區的日本、韓國和印度都有宏偉的核電發展計劃。英國能源政策也發生了重大改變,計劃重新發展核電。德國等西歐某些國家停止發展核電後,出現了一些深層次難以解決的問題,正在重新考慮核能發展的政策。從世界核電發展趨勢看,新的核電技術正向著更安全、更經濟的方向發展。西方國家開發先進核電技術的工作一直沒有停止過,目前正在開發第四代核電反應堆。
你自己縮寫一下就行。
㈥ 和平利用核能對中國有什麼意義
我個人認為:和平利用核能 ,從國內角度來講,這有利於平衡我國能源的使用緊缺,優化能源的使用率,從而提升了保護國內的生態平衡;二來可以落實和進一步實現科學發展觀。從國外角度來講,這有利於提升我國在世界的綜合國力,大大提高我國在維護世界和平與發展的國際影響力等等。
㈦ 核能利用對環境的影響
核能開發利用現狀及對環境的污染
唐 浩
【關鍵詞】:能源危機 核能發展 開發利用現狀 核電 環境污染
【摘要】:面對日益加劇的能源危機以及化石能源的利用產生的溫室效應、環境污染等問題,世界各國都對能源的發展決策給予極大重視。核能是一種清潔、安全、技術成熟的能源,開發利用核能成為能源危機下人類做出的理性選擇。本文著重闡述了核能的發展歷程、核能的開發利用現狀以及核能的開發利用對環境造成的影響,分析了核能、核電相對於傳統能源的明顯優勢,指出了大力開發利用核能、發展核電是實現人類社會和經濟可持續發展的必然選擇,清潔、高效的核能有著廣闊的發展前景。
能源是人類社會和經濟發展的保障性資源,同時能源問題也是世界性的問題。目前人類所使用的能源主要是化石能源,自19世紀70年年代產業革命以來,化石燃料的消費量急劇保持增長,90%以上的世界經濟活動所需的能源都依靠化石能源提供,由於大量消耗,這類資源正趨於枯竭;同時化石燃料的大規模利用也帶來了嚴重的環境污染,導致了溫室效應和全球氣候變暖等一系列環境問題。能源危機與環境危機日益緊迫,尋找新的清潔、安全、高效的能源是人類所面臨的共同任務。
現代社會中,除了煤炭、石油、天然氣、水力資源外,還有許多可利用的能源,如風能、太陽能、潮汐能、地熱能等等,但是由於技術問題和開發成本等因素,這些能源很難在近期內實現大規模的工業生產和利用;而核能是一種經濟、安全、可靠、清潔的能源,同各種化石能源相比起來,核能對環境和人類健康的危害更小,這些明顯的優勢使核能成為新世紀可以大規模使用的安全和經濟的工業能源。從20世紀50年代以來,前蘇聯、美國、法國、德國、日本等發達國家建造了大量的核電站, 由於核電具有巨大的發展潛能和廣闊的利用前景,和平發展利用核能將成為未來較長一段時期內能源產業的發展方向。
1 能源危機與發展核能的必然性
由於人類對化石能源的大規模開發利用,可供開採的化石能源日益衰竭,在世界一次能源供應中約佔87.7% , 其中石油佔37.3%、煤炭佔26.5%、天然氣佔23.9%。非化石能源和可再生能源雖然發展迅猛、增長很快, 但仍保持較低的比例, 約為12.3%。根據《2004年BP 世界能源統計》, 截止到2003年底, 全世界剩餘石油探明可采儲量為1565.8億噸, 2003年世界石油產量為36.79億噸, 即可供開采年限大約42 年。煤炭剩餘可采儲量為9844.5 億噸, 可供192 年,天然氣剩餘可采儲量為175.78 萬億立方米, 可供67 年。化石燃料在使用過程中也造成了嚴重的環境污染,溫室效應、酸雨和全球氣候變暖等全球性的環境問題不斷加劇,資源危機和環境危機使人類文明的可持續發展受到制約和挑戰。
在已知的可再生新能源中,由於技術上的困難和經濟性等因素,已開發的太陽能、風能、沼氣等均未能大規模利用,只有水電資源已大規模開發利用,盡管尚可繼續開發,但僅靠水電資源難以滿足經濟和社會發展的需求,由此看來 ,要使可再生能源達到全面應用並足以支持經濟持續發展的水平,還需要相當一段進一步開發的時期。由於新的可再生清潔能源目前面臨技術和成本的問題,只有核能是一種既清潔、又安全可靠且經濟上具競爭力的最現實的替代能源。
根據國際原子能機構的一位專家發表的報告,一座裝機容量為100萬KW 的燃煤電廠,每年要耗煤250萬噸,所排放的廢物有:二氧化碳650萬噸(含碳200萬噸),二氧化硫1.7萬噸,氮氧化物4000噸,煤灰28萬噸(其中含有毒重金屬約400噸)。而同樣規模的一座壓水堆核電站,每年才消耗低濃鈾25噸(相當於天然鈾150噸),所排放的廢物為:經處理固化的高放廢物9噸(體積約3立方米),將被存放於地下深層與環境隔絕的岩井中,另有中放廢物200噸、低放廢物400噸。核電廠不排放二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物,且1kgU-235裂變產生的能量相當於200噸標准煤。據有關報告顯示,現在世界每年因燃燒化石燃料所排放的二氧化碳已達55億噸(以碳計)之多,而截止1993年的統計,由於使用核能發電已使世界二氧化碳的排放減少了8%。所以在未來相當一段時期內,發展利用核能將成為21世紀人類應對能源危機和實現經濟可持續發展的必然選擇。
2 核能的發展歷程與開發利用現狀
2.1 核能發展的簡單歷程
人類對核能的現實利用始於戰爭。核能的戰爭用途在於通過原子彈的巨大威力損壞敵方人員和物資, 達到制勝或結束戰爭的目的, 目前人類對核能的開發利用主要是發展核電, 相對與其他能源, 核能具有明顯的優勢。核電站的開發與建設開始於20世紀50年代,1954年,前蘇聯建成電功率為5000kW 的實驗性核電站;1957年,美國建成電功率為9萬kW 的希平港原型核電站;這些成就證明了利用核能發電的技術可行性。國際上把上述實驗性和原型核電機組稱為第一代核電機組。
20世紀60年代後期以來,在試驗性和原型核電機組基礎上,陸續建成電功率在30萬kW 以上的壓水堆、沸水堆、重水堆等核電機組,它們在進一步證明核能發電技術可行性的同時,使核電的經濟性也得以證明:可與火電、水電相競爭。20世紀70年代,因石油漲價引發的能源危機促進了核電的發展,目前世界上商業運行的四百多座核電機組大部分是在這段時期建成的,稱為第二代核電機組。
第三代核電設計開始於20世紀80年代, 第三代核電站按照URD或EUR 文件或IAEA 推薦的新的安全法規設計,但其核電機組的能源轉換系統(將核能轉換為電能的系統)仍大量採用了第二代的成熟技術,預計一般能在2010年前進行商用建造。從核電發達國家的動向來看,第三代核電是當今國際上核電發展的主流。
與此同時,為了從更長遠的核能的可持續性發展著想,以美國為首的一些工業發達國家已經聯合起來組成「第四代國際核能論壇」(GIF),進行第四代核能利用系統的研究和開發。第四代是指安全性和經濟性都更加優越,廢物量極少,無需廠外應急,並具有防核擴散能力的核能利用系統,其目標是到2030 年後能進行商用建造。
2.2 世界核能的利用現狀與核電的發展
1954年前蘇聯世界建成第一座發電功率為5000KW 的試驗性核電站, 美國則在1957年12月建成了發電功率達90000KW的希平港壓水堆核電站。20世紀60年代到70年代, 是世界各國經濟快速發展時期, 電力需求也以十年翻一番的速度迅速增長, 此時, 核電的安全性和經濟性得到驗證, 相對於常規發電系統的優越性鮮明地顯現出來, 給核電發展提供了一個廣闊的市場。核電迅速實現了標准化、批量化的建設和發展。
國際原子能機構公布的一份報告顯示, 立陶宛核能發電在全國發電總量中所佔的比重接近80%, 這一比重在世界上是最高的。在世界主要工業大國中, 法國核電的比例高, 核電占國家總發電量的78%, 位居世界第二, 日本的核電比例為40%, 德國為33% , 韓國為30% , 美國為22% , 而我國僅為2%右, 發展空間很大。
由於三里島核電站事故尤其切爾諾貝利核電站事故, 核能在上世紀90年代發展速度明顯放緩, 核恐懼和高成本使得核能利用較高的發達國家重新審視核電的利弊, 美國90年代一直致力於核電站的維護而不是新建; 在歐洲, 許多國家也在討論如何迅速關閉其核電廠。但進入新世紀核電又受到世界各國的重視,出現了較快的發展勢頭。截至2007年12月, 全世界正在運行中的反應堆有439座, 相比2002年的444座微量下降, 但發電能力穩步上升, 總發電量達到37117GW , 全世界核電供應已經達到總供電量的16%, 許多國家達到總供電量的1/3。
隨著國際能源價格的進一步飆升, 2000年以來發達國家正在轉變其原有的核電發展態度, 調整原有的核電發展計劃。美國2005年通過能源政策法, 聯邦政府開始積極鼓勵建設新的反應堆。英國政府在2008年2月宣布將投巨資發展核電,在2020年以前, 新建反應堆6個, 使英國的電力供應提高18%。據國際原子能機構預測, 到2030年, 全球核電所佔份額將增加到27%。正在崛起的發展中國家能源需求旺盛, 其核能增長最快, 1999到2020年間將增長417% , 尤其是發展中的亞洲, 據世界原子能機構的統計, 未來65座正在興建或正在立項的核電站中, 2/3分布在亞洲各國。中國目前運行核電機組11個,核電比例為119 % , 核電裝機容量900萬千瓦, 計劃到2020年提高到4000萬千瓦。印度運行核電機組17個, 核電比例為216% , 計劃到2020年增加20至30個新核電機組,所以目前核電的擴展以及近期和遠期的發展前景仍集中在亞洲,亞洲地區尤其是發展中國家發展核電的勢頭強勁。
2.3我國能源的利用特點與核能的開發利用現狀
3 核能的利用對環境造成的影響
雖然核能具有來源豐富、安全、清潔、高效等明顯的優點,但是核能仍然可能對環境造成嚴重的污染,對人類社會和經濟的可持續發展造成重大損害。核能的利用對環境造成的污染主要是放射性污染。核能利用上的任何疏忽、無知、差錯,其結果並不亞於爆發一場小型核戰爭,有時甚至遺患無窮,給人類的生活乃至生存,投下可怕的陰影。目前核陰雲主要來自核廢料的嚴重污染,使用核能所產生的核廢料會產生危險的輻射,並且影響會持續數千年。
到目前為止,全世界核能民用的歷史上僅發生過兩起重大核安全事故。1979年3月,美國三哩島核電站二號堆發生了一次嚴重的失水事故,幸好由於堆的事故冷卻緊急注水裝置和安全殼等設施發揮了作用,使排放到環境中的放射性物質含量極小,雖然並沒有造成大的人員傷亡但在經濟上卻造成了10到18億美元的損失,事故的危害尚在進一步觀測調查中。1984年4月,前蘇聯基輔附近的切爾諾貝利核電站發生事故,造成大量的發射性物質泄漏,30km范圍內的居民被迫撤離,歐洲不少國家也受到輕微的核污染,引起了強烈的國際反響。據報道,有31人死亡,203人受傷,135000人被疏散。
當前對環境造成污染的放射性核素大多來自核電站排放的廢物,核電可能產生的放射性廢物主要是放射性廢水、放射性廢棄和放射性固體廢物。1座100萬KW的核電站1年卸出的泛燃料約為25t,其中主要成分是少量未燃燒的鈾、核反應後的生成物——鈈等放射性核素,核廢料中的放射性元素經過一段時間後會衰變成非放射性元素。此外,還有鈾礦資源的開發問題,由於鈾礦資源的開發造成的廢棄、廢水、廢渣等污染也不可忽視,對鈾尾礦也必須進行妥善處理,如果處理不好,將會覆蓋農田、污染水體,甚至對自然和社會都造成嚴重影響。一旦發生核事故或核泄漏,對人類和環境造成的影響都是災難性的,只有加強核安全和輻射安全的管理,處理好放射性核廢料,合理科學地利用核能,才能保證核能安全的開發利用。
3 展望未來,4 核能有廣闊的發展前景
21 世紀初人類面臨發展的能源瓶頸, 傳統能源存量不足, 效率低, 污染大。目前「三足鼎立」的核能、水能、燃氣能中核能優勢明顯, 核電具有資源豐富、高效、清潔而安全的相對優勢, 水電資源的開發取決於長遠生態影響的評估和科學論證, 燃氣能受制於資源的存量, 其他可再生新型能源如風能、生物質能特別是太陽能由於成本高、效率低, 短期內難以成為能源供應主力, 因此, 未來20——30 年核電將會迅速發展以緩解人類能源需求的燃眉之急。
21 世紀的能源格局是核能、水能、燃氣能「三足鼎立」, 核電的開發和利用給生態資源、環保護、社會生活以及經濟發展帶來巨大利益, 也對人類的安全和可持續發展形成潛在威脅, 從可持續發展的角度對核電開發和利用進行分析, 能更好地保護環境和促進人類利益。
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㈧ 核能給國家帶來了哪些影響
在早先的非市場經濟國家,宏觀管理體制及「罕轉民」肆譽的運行機制較差。先以中國為例。
中國在20世紀50~60年代,逐步形成了一套科技管理體制。當時,需要研究什麼項目,幾乎就成立什麼部院。此後,又成為國家一個個獨立的產業部門。例如,為實施原子能原子彈工程(當時稱「596工程」),中國建立了第二機械工業部;為實施火箭導彈航天工程,中國建立了第七機械工業部。需要研究什麼學科或課題就成立什麼研究所或研裂拿段究室。例如,二機部北京401研究所(對外稱中國科學院原子能研究所,即今中國原子能科學研究院),101研究室是反應堆實驗室;201研究室,是加速器實驗室。每個部、所、室,都是一個龐大的機構;例如,二機部有30萬職工隊伍,5萬科技人員;401所且不說在「文革」以前,就是將放射性同位素應用、放射生物與放射醫學、堆工程、受控熱核反應以及高能物理等部分先後分出以後,在20世紀70年代,該所主要研究領域還有核物理、放射化學與放射化工、堆科學以及同位素制備等,共有21個研究室,連家屬及臨時工在內超過10000人。每個研究所都已形成了相當的規模,並牢牢地紮根於所在地區,「割據」成一大塊獨立的自然經濟式的科學城區,構成了一個「小社會」。必須指出,像401這樣的院所,在我國並非鳳毛麟角,中央各部委及中國科敏皮學院約有1000家(750所高等院校不算在內)。
中國的這種管理體制是模仿前蘇聯而逐步形成的。因此,中國和蘇聯解體後的俄羅斯等國,當今天面臨經濟轉軌時,在核工業等領域首先就有一個如何尋找出路的問題。
俄羅斯有座城市叫謝韋爾斯克,但人們在地圖上卻無法找到它。它的佔地面積不小,直徑達數十公里,人口約10萬。街道、廣場、住宅、工業區