摘要：能源是社會和經(jīng)濟發(fā)展的基礎，是人類生活和生產的要素。隨著社會的發(fā)展，能源的需求也在不斷擴大。從能源的供應結構來看，目前世界上消耗的能源主要來自煤、石油、天然氣三大資源，這三種能源不僅利用率低，而且對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。為了緩解能源矛盾，除了應積極開發(fā)太陽能、風能、潮汐能以及生物質能等再生資源外，核能是被公認的唯一實現(xiàn)的可大規(guī)模替代常規(guī)能源的即清潔又經(jīng)濟的現(xiàn)代能源。核能不僅單位能量大，而且資源豐富。地球蘊藏的鈾礦和釷礦資源相當于有機燃料的幾十倍。如果進一步實現(xiàn)控核聚變，并在海水中提取氚加以利用，就會從根本上解決能源供應矛盾。然而隨著一系列的核事故的發(fā)生，核能的安全性再一步受到人們的質疑，本文簡要回顧核電的發(fā)展，并對其安全性做了分析，指出核電是一種安全的能源。
關鍵詞:能源? 核電? 安全一、核能的概述
能源是推動科學、技術和經(jīng)濟高速發(fā)展的動力保障，需求正在急劇增加。煤、石油等化石能源不可再生，資源日益枯竭，而且給地球帶來了巨大的污染，這些因素促使人們更加重視尋找潔凈的、可持續(xù)發(fā)展的新能源。在過去的100年中，人類對能源的研究和使用已從化石燃料的單一化結構，發(fā)展到以化石能源為主，核能和水能互補的多元格局。核能，是核裂變能的簡稱，是通過轉化其質量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特?愛因斯坦的方程E=mc^2（其中E=能量，m=質量，c=光速常量），是能源家族的新成員。它包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的質子通過裂變而釋放的巨大能量，目前已經(jīng)實現(xiàn)商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少，而且常規(guī)裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料，這些因素限制了裂變能的發(fā)展。另一種核能形式是目前尚未實現(xiàn)商用化的聚變能。
二、世界核電的發(fā)展概況
??? 世界核電至今已有60多年的發(fā)展歷史。截止到2005年年底，全世界核電運行機組共有440多臺，其發(fā)電量約占世界發(fā)電總量的16%。
在發(fā)達國家，核電已有幾十年的發(fā)展歷史，核電已成為一種成熟的能源。中國的核工業(yè)已也已有40多年發(fā)展歷史，建立了從地質勘察、采礦到元件加工、后處理等相當完整 的核燃料循環(huán)體系，已建成多種類型的核反應堆并有多年 的安全管理和運行經(jīng)驗，擁有一支專業(yè)齊全、技術過硬的隊伍。核電站的建設和運行是一項復雜的技術。中國目前已經(jīng)能夠設計、建造和運行自己的核電站。秦山核電站就是由中國自己研究設計建造的。
第一代核電站
核電站的開發(fā)與建設開始于上世紀50年代。1954年，前蘇聯(lián)建成電功率為5兆瓦的實驗性核電站：1957年，美國建成電功率為9萬千瓦的shipping port 原型核電站，這些成就證明了利用核能發(fā)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。
第二代核電站
上世界60年代后期，在實驗性和原型核電機組基礎上，陸續(xù)建成電功率在30萬千瓦的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機組，它們在進一步證明核能發(fā)電技術可行性的同時，使核電的經(jīng)濟性也得以證明。上世紀70年代，因石油漲價引發(fā)的能源危機促進了核電的大發(fā)展。目前世界上商業(yè)運行的四百多座核電機組絕大部分是在這段時期建成的，習慣上稱之為第二代核電機組。
第三代核電站
上世紀90年代，為了解決三里島和切爾諾貝利核電站的嚴重事故的負面影響，世界核電業(yè)界集中力量對嚴重事故的預防和緩解進行了研究和攻關，美國和歐洲先后出臺了“先進輕水堆用戶要求”文件，即URD文件（utility requirements document）和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”，即（EUR）文（European utility requirements document），進一步明確了預防與緩解嚴重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。國際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機組稱為第三代核電機組。對第三代核電機組要求能在2010年前進行商用建造。
第四代核電站
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、韓國和阿根廷等十個有意發(fā)展核能的國家，聯(lián)合組成了“第四代國際核能論壇”（GIF），于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研究開發(fā)第四代核能技術。根據(jù)設想，第四代核能方案的安全性和經(jīng)濟性將更加優(yōu)越，廢物量極少，無需廠外應急，并具備固有的防止核擴散的能力。高溫氣冷堆，熔鹽堆，鈉冷快堆就是具有第四代特點的反應堆。
??? 第一代核電站為原型堆，其目的在于驗證核電設計技術和商業(yè)開發(fā)前景；第二代核電站為技術成熟的商業(yè)堆，目前在運的核電站絕大部分屬于第二代核電站；第三代核電站為符合URD或EUR要求的核電站，其安全性和經(jīng)濟性均較第二代有所提高，屬于未來發(fā)展的主要方向之一；第四代核電站強化了防止核擴散等方面的要求，目前處在原型堆技術研發(fā)階段。
中國大陸的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設計建造的30萬千瓦（電）秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網(wǎng)發(fā)電。
三、核能的優(yōu)點與缺點
世界上有比較豐富的核資源，核燃料有鈾、釷氘、鋰、硼等等，世界上鈾的儲量約為417萬噸。地球上可供開發(fā)的核燃料資源，可提供的能量是礦石燃料的十多萬倍。核能應用作為緩和世界能源危機的一種經(jīng)濟有效的措施有許多的優(yōu)點。
1. 核能具有的優(yōu)點：
1.1 利用核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。
1.2 利用核能發(fā)電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。火電站不斷地向大氣里排放二氧化硫和氧化氮等有害物質，同時煤里的少量鈾、鈦和鐳等放射性物質，也會隨著煙塵飄落到火電站的周圍，污染環(huán)境。而核電站設置了層層屏障，基本上不排放污染環(huán)境的物質，就是放射性污染也比燒煤電站少得多。據(jù)統(tǒng)計，核電站正常運行的時候，一年給居民帶來的放射性影響，還不到一次X光透視所受的劑量。
1.3 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，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。
1.4 由于核燃料的運輸量小，所以核電站就可建在最需要的工業(yè)區(qū)附近。核電站的基本建設投資一般是同等火電站的一倍半到兩倍，不過它的核燃料費用卻要比煤便宜得多，運行維修費用也比火電站少。
1.5 核能發(fā)電的成本中，燃料費用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。
1.6 安全性強。從第一座核電站建成以來，全世界投入運行的核電站達400多座，30多年來基本上是安全正常的。雖然有1979年美國三里島壓水堆核電站事故和1986年蘇聯(lián)切爾諾貝利石墨沸水堆核電站事故，但這兩次事故都是由于人為因素造成的。隨著壓水堆的進一步改進，核電站有可能會變得更加安全。
然而，核能是把雙刃劍，在其巨大的優(yōu)勢下，也存在不可忽視的劣勢。
2. 核能具有的缺點：
2.1 為核裂變鏈式反應提供必要的條件，使之得以進行。
2.2 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，且需面對相當大的政治困擾。
2.3 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于發(fā)電，還會釀成災害。（如切爾諾貝利核電站和福島核電站等等）
2.4 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重。
2.5 裂變反應產生的能量要能從反應堆中安全取出。
2.6 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。
2.7 核能電廠投資成本太大，電力公司的財務風險較高。
2.8 核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉。
2.9 興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。
2.10 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(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。目前，世界各地的研究人員正在開發(fā)寬度小于人的頭發(fā)的微型裝置，用于從生化傳感器到醫(yī)學植入體的各種用途。但這方面存在著一個障礙：目前還沒人能拿出一種與這么小的微型機械裝置相匹配的能源。[6]
縱觀核能的優(yōu)缺點，核能的安全性問題很重要，公眾對核電安全性的質疑從未停止。公眾的置疑，源于核事故的出現(xiàn)。前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站的核泄事件作為核能安全的導火線，讓人們意識到核能利用潛在的危險性和污染性，也正是從此開始，核能的清潔特性開始被忽視，核能不安全、污染嚴重等一系列核能威脅論成了主流。
四、切爾諾貝利核電廠事故和福島核電站事故分析
切爾諾貝利核事故是因為測試未經(jīng)俄羅斯核建設委員會批準，設定工作順序的方法錯誤，物資和工程設備的管理不當，緊急反應物資和設備不足，對其他裝置發(fā)生的事故保密，測試計劃不周，理者對測試的技術理解有差，改正措施不當，違反規(guī)定，缺乏安全訓練，安全責任分工不明，緊急情況處置不當。裝置未經(jīng)授權——不應進行測試，反應堆的設計使得當輸出功率低于20％時不穩(wěn)定，大型活性區(qū)需要復雜的控制系統(tǒng)，因為管線復雜，因此為每個通道提供緊急冷卻比較困難。自建設開始未對修改后的標準進行更新，缺乏工程安全設備以避免操作工失誤，系統(tǒng)的安全系數(shù)不當。提供的緊急情況應對資料不充分，為準備測試員工已工作了24小時，負責試驗的工程師對核反堆知之甚少；程序的質量低。
??? 福島核電站是60年代設計、1971年建成的老式核電站，由于缺乏外部厚實安全殼，只有內部鋼安全殼。讓其在極端情況下的安全防護措施仍存在一定問題。福島核電處于地震帶上，而選址、備用電源等設計欠缺妥善的考慮。而此前福島核電站對發(fā)生的多起小事故隱瞞和忽視，使得安全隱患未能的到妥善處理。這是造成事故發(fā)生的直接原因。
日本政府以及東京電力公司在事故發(fā)生之初以及過程中的處理手法值得質疑。東京電力福島第一核電站２號機組反應堆水位１４日晚出現(xiàn)下降，一時間燃料棒幾乎完全露出，其原因竟然是在向反應堆堆芯灌注冷卻水時，負責水泵的工作人員到別處巡邏，沒有注意到水泵燃料耗盡。這樣低級的失誤，簡直令人難以置信。日本當局在事故最初對事故的嚴重程度沒有足夠認識，一名日本官員在事故剛發(fā)生時甚至說，核電站泄漏的放射線劑量僅相當于人們在醫(yī)院利用醫(yī)學器械進行放射線身體檢查時承受的劑量。這根本就是荒謬。這是造成事故持續(xù)惡化的的主要原因。
五、中國核能發(fā)展的趨勢
核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產生大量的電能，干凈、無污染，對于發(fā)展迅速環(huán)境壓力較大的中國來說，再合適不過。中國正在加大能源結構調整力度。積極發(fā)展核電、風電、水電等清潔優(yōu)質能源已刻不容緩。中國能源結構仍以煤炭為主體，清潔優(yōu)質能源的比重偏低。
中國目前建成和在建的核電站總裝機容量為870萬千瓦，預計到2010年中國核電裝機容量約為2000萬千瓦，2020年約為4000萬千瓦。到2050年，根據(jù)不同部門的估算，中國核電裝機容量可以分為高中低三種方案：高方案為3.6億千瓦（約占中國電力總裝機容量的30%），中方案為2.4億千瓦（約占中國電力總裝機容量的20%），低方案為1.2億千瓦（約占中國電力總裝機容量的10%）。
中國國家發(fā)展改革委員會正在制定中國核電發(fā)展民用工業(yè)規(guī)劃，準備到2020年中國電力總裝機容量預計為9億千瓦時，核電的比重將占電力總容量的4%，即是中國核電在2020年時將為3600-4000萬千瓦。
從核電發(fā)展總趨勢來看，中國核電發(fā)展的技術路線和戰(zhàn)略路線早已明確并正在執(zhí)行，當前發(fā)展壓水堆，中期發(fā)展快中子堆，遠期發(fā)展聚變堆。具體地說就是，近期發(fā)展熱中子反應堆核電站；為了充分利用鈾資源，采用鈾钚循環(huán)的技術路線，中期發(fā)展快中子增殖反應堆核電站；遠期發(fā)展聚變堆核電站，從而基本上“永遠”解決能源需求的矛盾
六、? 結束語
?? 核電確實是一種安全性能好的能源，采取了各種安全措施后，并且正確的選擇好核反應堆的堆型，就可以做到核電站發(fā)生事故的幾率為四乘以十的負六次方每堆每年，即100核電站運行2500年，才有可能發(fā)生一次堆芯熔化的事故。自然人們還可以進一步減少這一幾率，但它是以增加核電站建造費為代價的。在有安全殼的情況，即使發(fā)生堆芯熔化，也能將放射性物質阻止在安全殼內，不讓它擴散到外界環(huán)境中。因此核電站安全確實是有保證的，核電確實是一種安全能源。
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