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科學(xué)與理性能化解核危機(jī)嗎?

2017-05-13 00:16錢骕
中外書摘 2017年5期
關(guān)鍵詞:切爾諾貝利核技術(shù)核輻射

錢骕

自“二戰(zhàn)”時美對日的核襲擊,到美國三里島有驚無險的核事故,再到蘇聯(lián)震驚中外的切爾諾貝利核爆炸,直到近來滿城風(fēng)雨的福島事故,核能(或稱“原子能”)是一種向來無法令公眾徹底安心的能源。然而,很多高舉反核旗幟的公眾卻鮮少了解核能究竟是什么?核能是如何發(fā)展起來的?核能的優(yōu)缺點是什么?核電真的不安全嗎?公眾為什么對核安全問題如此關(guān)注?英國作家、環(huán)保人士萊納斯曾說:“人們在進(jìn)行討論時無法獲得任何背景知識,僅僅知道:輻射很危險,可以引起癌癥。在一些照片中看到受到輻射的人頭發(fā)脫落,人們腦海中還會閃現(xiàn)出原子彈爆炸的景象等,就是這些。我們知道,一般來說,人們在面對風(fēng)險時都無法理性地做出判斷。你可以從各種生活行為模式中得出這一結(jié)論,在核能這個問題上尤其如此?!币虼耍瑢四苓M(jìn)行一番客觀剖析就顯得十分必要,有助于我們對核危機(jī)這個問題做出全方位的評判。

20世紀(jì),核科學(xué)在美蘇和歐洲國家迅速發(fā)展起來。除去政治軍事等方面,其重心還在核電的研究上。

與煤炭、石油、天然氣等有機(jī)物通過燃燒釋放熱能發(fā)電不同,核電站通過重核裂變釋放原子熱能來發(fā)電。通俗地講,就是用“原子鍋爐”燒開水,然后以水蒸氣帶動蒸汽輪機(jī)來發(fā)電。這就為解決能源問題創(chuàng)造了新的契機(jī)。據(jù)統(tǒng)計,截至2011年12月31日,全球在運營核電站反應(yīng)堆435座,在建65座,裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)369兆瓦。

然而,核電的發(fā)展并非一帆風(fēng)順。從第一代到第四代核技術(shù),核電的發(fā)展遵循著自然界新生事物的普遍發(fā)展歷程——即由最初“稚嫩”到漸趨“成熟”的成長過程,其間大部分問題都已得到很好的解決,在安全性方面也有很大的提升。

核反應(yīng)堆燃料

核反應(yīng)堆燃料問題是前三代核技術(shù)亟待解決的問題。目前世界普遍應(yīng)用第二、第三代核電技術(shù),即壓水堆。反應(yīng)堆工作的基本原理是:可裂變?nèi)剂镶?235經(jīng)中子轟擊發(fā)生裂變,同時釋放出大量熱能,而裂變反應(yīng)中釋放出的中子經(jīng)過減速再次加入核反應(yīng),從而引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)持續(xù)工作。然而,作為反應(yīng)堆燃料的可裂變材料鈾-235卻很稀少。鈾-235在天然鈾中只占0.7%,剩下的99.2%為不易裂變的鈾–238。

為了解決這個問題就產(chǎn)生了以快中子增殖反應(yīng)堆(以下簡稱“快堆”)為主要堆型的第四代核技術(shù),這是在“二戰(zhàn)”后美國核工程專家首次提出的想法。該技術(shù)有個巨大優(yōu)勢,即可在反應(yīng)過程中使燃料增殖,且增殖出的燃料多于消耗掉的燃料。另外,快堆的主要燃料為鈾–238,與傳統(tǒng)鈾燃料相比儲量更豐富。這為攻克核燃料匱乏這一歷史性難題提供了有效途徑。

放射性廢物處理

放射性廢物的處理是核技術(shù)中最受環(huán)保人士質(zhì)疑的部分。由于放射性核廢料中钚,次錒系核素(MA)及長壽命裂變產(chǎn)物(LLFP)的衰變期高達(dá)三四百萬年,因此,核廢料處理的選址就顯得捉襟見肘。通過集中處理、固化、深海掩埋、荒原處理等方案雖然暫時可取,但仍無法徹底排除安全隱患。

對這個問題處理直到快堆出現(xiàn)時才有所突破。快堆采用的封閉式循環(huán)反應(yīng)使其中鈾資源的利用率得到了極大的提高,可從單純發(fā)展壓水堆的1%提高至60%至70%,同時還能將核廢料作為反應(yīng)堆的燃料參與發(fā)電。

核電站安全

核能之所以無法令人類徹底放心還在于安全問題。從技術(shù)上來看,重大核事故,如美國三里島核事故(1979年)、蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故(1986年)、日本福島核泄漏(2011年)都發(fā)生了堆芯熔毀事件,切爾諾貝利事件暴露了第二代核技術(shù)在安全上的缺陷。通過改進(jìn),第三代核技術(shù)如美國的AP1000技術(shù),已將堆芯熔化的可能性降低了100倍。美國、法國等國家已公開宣布,今后不再建造第二代核電機(jī)組,只建造第三代核電機(jī)組。關(guān)于反應(yīng)堆衰變熱的冷卻問題,清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院院長兼總工程師張作義在接受《中國經(jīng)濟(jì)周刊》專訪時提到:“它需要的水很少,只需要每小時10噸水,一輛消防車來回跑就夠了?!?/p>

第四代快堆采用鈉作為冷卻劑,大大提高了冷卻效率,但也不能保證“絕對安全”。裂變材料國際小組關(guān)于快堆工程的研究報告中提到快堆存在特殊安全隱患。如日本的文殊(MONJU)原型快堆等,其事故原因主要還是前期技術(shù)缺陷和經(jīng)驗不足。此外,目前國外為了提高這方面的安全系數(shù),還在研制氦冷、鉛冷、鉛鉍合金冷等技術(shù)。

然而,能將核事故定義為純粹的技術(shù)性事故嗎?答案是否定的。

歐陽予是中國科學(xué)院院士、俄羅斯工程院外籍院士、秦山核電站總設(shè)計師、巴基斯坦恰希瑪核電工程總設(shè)計師、連云港核電站總工程師,他認(rèn)為這三起核電站安全事故的機(jī)理是不同的。三里島事故主要是人為失誤造成的,而人為失誤具有偶然性,是不可避免的,因此,目前的安全設(shè)計盡量使人為事故的概率降到最低。切爾諾貝利事故也離不開人為操作失誤問題。實際上,蘇聯(lián)切爾諾貝利這種反應(yīng)堆是軍用的,不能作為民用。福島事故是由于日本將核電站建在地殼活動斷層上,這里原本就有很高的地震發(fā)生率,再加上其島國地理環(huán)境,強(qiáng)震極易引發(fā)海嘯,最終致使核電站的供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題引發(fā)核事故。若是從核電站的選址角度講,日本這種明知本國的地理環(huán)境不適宜建核電站而選擇建核電站的行為,也可定義為另一種層面上的人為問題。

日本核技術(shù)史專家澀井康宏也說:“從運營方式、技術(shù)特點等看,福島的幾個機(jī)組與切爾諾貝利有很大的不同。蘇聯(lián)發(fā)生那么大的事故,與當(dāng)時的管理體制混亂、多個工作環(huán)節(jié)上同時發(fā)生錯誤有著很大的關(guān)系,日本僅僅是冷卻系統(tǒng)出了問題?!?/p>

對于核技術(shù)的安全性問題,歐陽予提到:“核電站在設(shè)計時都是有多重防御系統(tǒng)的,比如,假使反應(yīng)堆不工作了,會自動開啟注水、降壓等多種應(yīng)急處理方式。第二代核電站基本上也都考慮了地震等自然因素,包括海嘯。在美國“9·11”事件之后,甚至還考慮到了飛機(jī)撞擊核電站的情況。而即便發(fā)生了嚴(yán)重地震,也不是不可以把損失控制在最小。第三代核電站如果出現(xiàn)堆芯熔化,反應(yīng)堆功率加大,會有閥門自動打開進(jìn)行卸壓,安全殼也比較結(jié)實,不容易燒壞?!笔聦嵰沧C明了核電站建筑在應(yīng)對自然災(zāi)害時的安全可靠性還是相當(dāng)高的,如美國核電廠于2012年10月28日至30日成功應(yīng)對桑迪颶風(fēng),福島核電站即使建在活動斷層上,也經(jīng)受住了當(dāng)時里氏9級的大地震。

近來“人為”問題又再起風(fēng)波。韓國核電站因為不合格零件被迫進(jìn)行全國核電站大檢查,這又是一起人為因素事故了。

對核安全的質(zhì)疑,萊納斯提出三點看法:

(1)三里島事件中無任何人員傷亡。

(2)切爾諾貝利事件后續(xù)長期研究結(jié)果表明,其影響遠(yuǎn)小于人們最初擔(dān)憂的結(jié)果。

(3)其他任何一種大型能源來源、所存在的危險、全世界自然災(zāi)害所造成的人員傷亡,以及環(huán)境污染的嚴(yán)重性都不比核能小。

因此,他得出結(jié)論:“與放射性本身的危害相比,人們對于放射性的恐懼所造成的傷害更大?!?/p>

而作為對核能反思一方的著名物理學(xué)家、能源理論學(xué)家羅文(Amory B. Lovins)卻認(rèn)為人們的憂慮并非多余,他提出:

(1)監(jiān)管機(jī)構(gòu)并沒有積極解決潛在的重大安全隱患,如恐怖組織對反應(yīng)堆的威脅,破壞這一重要產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(2)人類的易犯錯性使得災(zāi)難的發(fā)生無可避免。如諾貝爾獎得主、瑞典物理學(xué)家阿耳文所說:“不應(yīng)該允許任何超出人類控制的行為?!?/p>

(3)核反應(yīng)堆建造的緩慢和昂貴,使它減緩了環(huán)境保護(hù)的力度,應(yīng)該加大其他新能源的開發(fā)力度。核能非但不是必需的,也是不經(jīng)濟(jì)的。

上述第一點也是德國前外交部部長費舍爾認(rèn)為需要關(guān)閉核電站的理由之一,但該理由似乎同樣適用其他種類的發(fā)電站,以及大型企業(yè)機(jī)構(gòu)。至于后兩點,仍要視具體情況而定,而目前的事實是雖然核電站有引發(fā)事故的可能,但我們不能否認(rèn)短期內(nèi)它還是被需要的,并且也不排除其可持續(xù)發(fā)展的可能。

核輻射爭議

核電的發(fā)展還需解決民眾對核輻射的恐慌問題。核電站輻射對其周圍生物的影響一直飽受爭議。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為核電站不會泄露足以讓生物發(fā)生變異的輻射,但瑞士科學(xué)插圖畫家科妮莉亞·海塞·霍納格在核設(shè)施及化學(xué)污染區(qū)附近發(fā)現(xiàn)她所收集的昆蟲中有多達(dá)30%出現(xiàn)變異,如觸角變短、腿部畸形及翅膀不對稱。相比之下,在野外發(fā)現(xiàn)的變異昆蟲總體比例為3%左右。她說:“在我看來,變異昆蟲就像是大自然的未來寫照。”

但這個說法并不能為大多數(shù)專家所接受,理由是這樣的結(jié)論過于草率,沒有用科學(xué)的方法進(jìn)行全方位統(tǒng)計、分析和考察。那么輻射到底是什么呢?輻射無處不在,我們吃的、住的、天空、山川,乃至身體都存在著放射性,核輻射只是其中的一種,并且其主要是物理性的傳播而非生物性的。此外,有專家提出人類的抗輻射度比昆蟲要強(qiáng),使昆蟲變異的輻射量在人體可接受的范圍之內(nèi)。關(guān)于核電站周圍核輻射對人體及周圍環(huán)境的影響有學(xué)者專門做過調(diào)查研究,結(jié)論是核輻射區(qū)工作人員受到的輻射量在安全范圍內(nèi),輻射量小于國際標(biāo)準(zhǔn)100毫希,對人體沒有任何危害。

深圳大學(xué)核技術(shù)研究所原所長王豫生認(rèn)為,輻射對健康的影響很難定論。她談到三點:

(1)就其自身及其領(lǐng)導(dǎo)、同事的情況看,長期與核輻射接觸的工作人員中不乏長壽者。

(2)即使工作中受到一定程度的核輻射,一般都能通過及時治療康復(fù),且新中國核能研究起步早,對核輻射的處理和治療技術(shù)也是很高、很成熟的。

(3)以具體情況為例,廣東省陽江市的輻射強(qiáng)度比廣東省平均水平高出一倍,但恰恰相反,陽江的癌癥發(fā)病率反而遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于廣東省平均水平。

雖然王豫生對第一點的表述沒有嚴(yán)格的統(tǒng)計數(shù)據(jù)論證,但用她對第三點的總結(jié)來說:即固然不能說輻射越大對身體越好,但這至少說明輻射并沒有一些人想象得那樣可怕。

而針對公眾對核輻射的恐慌,萊納斯卻認(rèn)為在他看來具有諷刺意味的是,福島所發(fā)生的一切都恰恰證明了公眾對于放射性的擔(dān)憂中有多少是屬于杞人憂天。他提出以下幾點:

(1)人們沒有辦法對其風(fēng)險進(jìn)行正確的評估。

(2)從統(tǒng)計學(xué)角度而言,空氣污染所帶來的風(fēng)險比輻射所帶來的風(fēng)險大得多。

(3)媒體之所以會對輻射的升高大做文章,是因為我們可以對其進(jìn)行極為精確的測量。

(4)對于公眾所能接受的輻射物質(zhì)含量設(shè)定的安全水平,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于能夠?qū)步】翟斐赏{的水平。

(5)少量輻射物質(zhì)的存在并不意味著會對人產(chǎn)生危害。

事實上,核電站放射性排放是必須滿足硬性指標(biāo)的。張作義提到:“在和正常運行有關(guān)的放射性排放上,同樣功率的核電廠并不比燃煤電廠高,同時避免了燃燒大量煤炭,排放酸雨、溫室氣體、粉塵。而放射性廢水排放問題可以滿足國家法規(guī)的要求,也可以提出更高的要求,技術(shù)上可以解決?!备u在沒出事之前甚至打算利用核電站排放的溫水養(yǎng)魚。

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