韓凱威 師鈺明 張萬奇 劉鎮(zhèn)源 傅維東

摘要：現(xiàn)代人的日常生活質(zhì)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(zhuǎn)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(fā)電，人們首先就會想到它的安全性，因為畢竟出現(xiàn)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(shù)人傷亡的事件，這也是制約核電這種新能源發(fā)展的原因。

關(guān)鍵詞：核能，核爆炸，核安全，核電技術(shù)

1引言

現(xiàn)代人的日常生活質(zhì)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(zhuǎn)換，才可以得到。20世紀出現(xiàn)了一種新的能源—核能，核能利用起初是重核裂變產(chǎn)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(yōu)點。安全是核能發(fā)展的生命線。公眾最關(guān)注的核能問題包括核電廠的安全和放射性廢物管理。關(guān)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(chǎn)業(yè)鏈工作人員所受歸一化輻射職業(yè)照射劑量僅為煤電鏈的1/10，對公眾產(chǎn)生的照射僅為煤電鏈的1/50。公眾對核能安全的質(zhì)疑主要是源于歷史上發(fā)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(zhàn)，一不小心就會造成大量人員傷亡、污染環(huán)境。歷史上，第一代和第二代核電站就出現(xiàn)過嚴重的核泄漏事故，如蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站和日本的福島核電站?？墒牵嗟膰倚枰獜姶蟮碾娔?，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(shù)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(shè)施、核活動、核材料和放射性物質(zhì)采取必要和充分的監(jiān)控、保護、預(yù)防和緩解等安全措施，防止由于任何技術(shù)原因、人為原因或自然災(zāi)害造成事故發(fā)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(huán)境免受不當輻射危害。

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

2.2核事故

核事故是指大型核設(shè)施（例如核燃料生產(chǎn)廠、核反應(yīng)堆、核電廠及處理廠等）發(fā)生的意外事件，可能造成廠內(nèi)人員受到放射性損傷和放射性污染。嚴重時，放射性物質(zhì)泄漏到廠外，污染周圍環(huán)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(gòu)（IAEA）起草并頒布，旨在設(shè)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(zāi)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(zhì)都是由帶正電的原子核和繞原子核旋轉(zhuǎn)的帶負電的電子構(gòu)成的。原子核包括質(zhì)子和中子，質(zhì)子數(shù)決定了該原子屬于何種元素，原子的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。如一個鈾-235原子是由原子核（由92個質(zhì)子和143個中子組成）和92個電子構(gòu)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(shù)的發(fā)展

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

3.1第一代核電技術(shù)

第一代核電技術(shù)。20世紀50年代后期至60年代初，第一代核電機組的核反應(yīng)堆以試驗堆和原型堆的形式投入應(yīng)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(fā)電在工程實施上的可行性。

第一代核反應(yīng)堆受到技術(shù)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(yīng)用，但其驗證了利用核能發(fā)電的可行性，對核電發(fā)展具有開創(chuàng)性意義。

于是直接從軍用部署到商用，因此附加安全設(shè)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(shù)

20世紀60年代后期，在試驗堆和原型堆的基礎(chǔ)上，陸續(xù)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(shù)主要以濃縮鈾為燃料、水為慢化劑，在第一代核電技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步證明了核能發(fā)電的可行性，并實現(xiàn)了核能發(fā)電的商業(yè)化、標準化、系列化和批量化，證明了核能發(fā)電的經(jīng)濟性。20世紀70年代，兩次石油危機爆發(fā)促進了核電的大發(fā)展，目前世界上運行的400多臺商業(yè)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(shù)，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(shù)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(shù)辦公室提出“第四代核能系統(tǒng)”的概念。同年11月的該學會冬季年會上，發(fā)展第四代核能系統(tǒng)的設(shè)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(fā)展核能的國家聯(lián)合組建了“第四代核能系統(tǒng)國際論壇”，合作研究開發(fā)第四代核能系統(tǒng)，總體目標為在2030年左右，向市場推出能夠解決核能經(jīng)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(tǒng)。

4.1第四代核電技術(shù)的介紹

2002年底，GIF和美國能源部聯(lián)合發(fā)布《第四代核能系統(tǒng)技術(shù)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(yīng)堆、鈉冷快堆、超臨界水冷堆和超高溫氣冷堆。

4.1.1開發(fā)目的

開發(fā)第四代核電技術(shù)的目的：美國政府對核電界共同研究開發(fā)的第三代核電技術(shù)不夠滿意的是：未考慮防止核擴散的要求，經(jīng)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(jīng)濟性，提出要研究開發(fā)第四代核電站。

4.1.2設(shè)想發(fā)展進度

當前的主要任務(wù)是研究確定第四代核電的性能要求，逐步由原則要求，經(jīng)細化為具體指標，在此基礎(chǔ)上再開展堆型的研究開發(fā)。預(yù)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(shè)。在2001年到2030年這段時間內(nèi)，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(shù)的發(fā)展

目前中國在建的第四代核能系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)試驗，預(yù)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(shè)也在進行，預(yù)計三四年內(nèi)可以完成建設(shè)和調(diào)試并進入商運階段。

參考文獻

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