核電危機

文/阿 碧

核電危機

文/阿 碧

一位佩戴防毒面具的抗議者在俄羅斯原子能部門門口抗議政府發(fā)展核能

在不少核電站的宣傳資料中，核能是一種高效、清潔且廉價的能源，比不少能源要優(yōu)越得多。的確，在沒有發(fā)生事故之前，核能的確是一種非常綠色的能源。然而，日本東北地區(qū)9.0級大地震的發(fā)生，令核電站的危險性暴露出來。一時間，人們談核色變，不少國家開始對核電設(shè)施進行檢修，即將上馬的核電項目也暫緩，一些國家的民眾甚至反對政府興建新的核電站。核電，究竟是天使還是魔鬼？

核能是如何被發(fā)現(xiàn)的

與石油、煤炭、太陽能、風(fēng)能等其他能源相比，核能的發(fā)現(xiàn)和利用的歷史要短得多，核能的發(fā)現(xiàn)只有百年的歷史。1905年，著名的物理學(xué)家愛因斯坦提出了很少有人懂的相對論。然而，這個深奧的理論卻推導(dǎo)出一個相當實用的質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式。這個公式顯示，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量，而且轉(zhuǎn)化的倍數(shù)是相當驚人的，是光速的平方，也就是9萬萬億倍。若是能把1千克的物質(zhì)完全沒有損耗轉(zhuǎn)化為電能，居然能獲得900億度的電。

怎樣才能把質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量呢？核物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些不穩(wěn)定的重金屬在裂變時可進行質(zhì)能轉(zhuǎn)換。比如，鈾235原子在受到中子轟擊并吸收中子之后，就會裂變一些小的原子，并釋放中子。在這個過程中，會有一些質(zhì)量損失，而轉(zhuǎn)化為能量。更為可怕的是，這個反應(yīng)一旦啟動，就可以持續(xù)不斷地進行下去，因為裂變的過程中不斷有新的中子產(chǎn)生，就會不斷地觸發(fā)鈾原子裂變，直到所有的鈾原子都裂變完。一些科學(xué)家敏銳地意識到可以用鈾來制造炸彈，因為鈾幾乎可以在瞬間完成全部核裂變。根據(jù)計算，1千克鈾全部裂變釋放的能量是1千克黃色炸藥（TNT）爆炸釋放的能量的2000萬倍。最終這樣的原子彈被制造出來，并在第二次世界大戰(zhàn)時被投放到日本。人類第一次見識到了原子彈的威力。

原子彈不但爆炸時產(chǎn)生的能量和沖擊波驚人，更令人膽寒的是鈾235是一種危害人體健康的強放射性物質(zhì)，它裂變的產(chǎn)物也大多是有害人體健康的放射性物質(zhì)，如銫、碘、鋯、锝、鉬、氙等元素的同位素物質(zhì)。更加令人恐怖的是，原子彈爆炸后產(chǎn)生擴散開來的放射性物質(zhì)很難用人工的方法加以清除，只能等待它們慢慢失去放射性，有的物質(zhì)可能要數(shù)百萬年以上才能完全失去放射性。因此，原子彈不僅危害當時的人，而且會危及子孫后代。正因為原子彈一類的核武器對人類的傷害實在太大，不少國家開始逐步銷毀核武器，并簽署了系列禁止核武器的協(xié)議。

核武器被禁用之后，人們開始考慮和平利用核能，那就是利用核能來發(fā)電。核電要求原子核的裂變不能像核武器那樣劇烈和短暫，必須是緩慢、可控且源源不斷地釋放出熱量。核電站的燃料棒也會發(fā)生鏈式反應(yīng)，但是科學(xué)家開發(fā)出可以減緩中子轟擊鈾原子核速度的慢化劑，可以讓核反應(yīng)緩慢地進行。科學(xué)家還開發(fā)出控制棒，可以吸收核反應(yīng)堆中的所有中子，讓核反應(yīng)立即停止運轉(zhuǎn)。核電站發(fā)電的原理和火力發(fā)電站類似，都是用燃料產(chǎn)生的熱能去加熱水，用熱水和蒸汽推動渦輪機發(fā)電。這些水既是防止核反應(yīng)堆過熱的冷卻劑，也是推動渦輪機的載體。通過上述的慢化劑、控制棒和冷卻水，核電站就可以安全可靠地長期發(fā)電。

核泄漏會產(chǎn)生哪些危害

監(jiān)測結(jié)果顯示，從福島第一核電站核泄漏事故開始發(fā)生的12日上午6時至24日零時止，福島第一核電站外泄放射性碘的總量約為3萬萬億～11萬萬億貝克勒爾。這個數(shù)值已超過美國三里島核事故(5級)，相當于國際評價機制的6級“重大事故”水平。而在距福島第一核電站40公里的飯館村，20日從每千克土壤中檢測到16.3萬貝克勒爾放射性銫，已經(jīng)超過了切爾諾貝利核事故中的水平。歷史上最大的核泄漏事故是切爾諾貝利核事故，達到了最危險的7級。福島核泄漏與之的區(qū)別在于，包括核燃料在內(nèi)的許多放射性物質(zhì)是在切爾諾貝利核電站一場大火中隨煙霧排放的。但是，在福島核泄漏事故中，沒有核燃料和更多的核裂變產(chǎn)物外泄，只有碘和銫等易揮發(fā)的放射性物質(zhì)從受損的反應(yīng)堆中噴出。

核輻射究竟對人體有何傷害呢？核燃料棒及其裂變產(chǎn)物會產(chǎn)生三種高能射線，可損傷人體的肌體組織、細胞甚至DNA，這就是人們常說的核輻射。核輻射損傷較輕者，可能出現(xiàn)乏力、不適、食欲減退等癥狀；受到輻

地震前的福島第一核電站全貌

核電廠三維結(jié)構(gòu)圖

射較重的則出現(xiàn)嘔吐、腹瀉、休克、白細胞數(shù)量下降、DNA受到破壞等癥狀，可能出現(xiàn)不孕不育和免疫能力大幅下降的惡果，更加嚴重的會很快死亡或患上癌癥。

放射性物質(zhì)主要是以粉塵的形式向周邊地區(qū)擴散，并隨著雨水進入土壤和江河湖海等水域。福島第一核電站周邊地區(qū)的人們受到的傷害自然較大。目前，福島第一核電站日本震區(qū)的民眾正盡力避免減少出門的機會，出門也戴好防塵口罩，進門就洗手和換洗衣服。家里大部分時間也是門窗緊閉，就是怕沾染到室外的核粉塵。在下雨天，人們更是不愿意出門，即使出門，也盡量把自己包裹得嚴嚴實實。戴口罩十分重要，因為放射性核物質(zhì)進入人體內(nèi)的傷害比體外傷害要大得多。

福島及其周邊地區(qū)的水域已經(jīng)受到核污染的影響。3月25日，工作人員在福島第一核電站以南大約330米處的核電站排水口附近海域監(jiān)測點采集海水樣本，26日發(fā)布的檢測結(jié)果顯示,碘-131濃度是法定限度1250.8倍。每立方厘米的樣品中放射性物質(zhì)強度約為380萬貝克勒爾,如果飲用這樣的水500毫升，相當于普通人1年所能承受的輻射量。人們的飲用水安全也受到危險，比如茨城縣有關(guān)部門25日說，該縣取手市24日采集的自來水樣本每公斤的碘放射性活度達106貝克勒爾，超過嬰兒安全飲用標準。千葉縣當天也公布，該縣流山市一處凈水廠23日采集的樣本中，碘放射性活度也超過嬰兒安全飲用標準。

目前，日本民眾比較排斥對來自震區(qū)的食物（比如牛奶、海鮮和蔬菜），這個現(xiàn)象可能會持續(xù)半年或更長的時間，因為核污染物進入土壤和水域后，污染區(qū)的蔬菜、肉、奶和海鮮都會有放射性物質(zhì)超標的現(xiàn)象。千葉縣3月25日公布，從該縣生產(chǎn)的茼蒿、歐芹等6種蔬菜中檢測出超過《食品衛(wèi)生法》規(guī)定標準值的放射性物質(zhì)。當天查出超標的還有栃木縣產(chǎn)的茼蒿，茨城縣產(chǎn)的生菜等。受放射性物質(zhì)超標影響，福島縣、群馬縣等地生產(chǎn)的一些蔬菜品種，已被日本政府要求暫停上市。

然而，離核電站較遠的地區(qū)（比如中國）不必過于擔(dān)心，因為核輻射的擴散與距離的平方成反比。也就是說，距離越遠，接收到放射性污染會加速減少。目前，日本監(jiān)測到核泄漏產(chǎn)生的放射性物質(zhì)主要是銫和碘。由于碘比銫輕，傳播的距離會比銫更遠，更可能從日本傳到我國，所以一度引發(fā)我國公眾的恐慌。我國的一些省市已在空氣中監(jiān)測出來自日本核泄漏的放射性碘，但是這些放射性碘的濃度極其微弱，是安全限制的十萬分之一，對我國公眾健康不會構(gòu)成危害。

為何各國要發(fā)展核電

既然核電站有核泄漏的風(fēng)險，為什么各國紛紛要建設(shè)核電站？這是因為核電站的利遠遠大于弊。核電可以幫助人們擺脫對石油和煤的依賴，讓人們可以安全地度過能源危機；而且利用核燃料發(fā)電的成本低得多。此外，核電站不會像火力發(fā)電站那樣向大氣中排放大量的溫室氣體和污染大氣的氣體。

核燃料體積小而能量大，1千克鈾釋放的能量相當于2400噸標準煤釋放的能量。因此，核電站的運輸量要比火力發(fā)電站小得多。一座100萬千瓦的大型燒煤電站，每年需原煤300萬～400萬噸；同功率的核電站，一年僅耗鈾含量為3%的低濃縮鈾燃料28噸。由于核燃料的運輸量小，所以核電站就可建在最需要電的工業(yè)區(qū)附近。核電站的基本建設(shè)投資雖然比火力發(fā)電站大，但是它的燃料成本和維護成本都要小?；鹆Πl(fā)電站不斷地向大氣里排放二氧化硫和氧化氮等有害物質(zhì)，污染環(huán)境，而核電站設(shè)置了層層屏障，基本上不排放污染環(huán)境的物質(zhì)。核電站正常運行的時候產(chǎn)生的放射性污染也很少，一年給周邊居民帶來的放射性影響，還不到一次X光透視所受的劑量。

正因為核電的上述優(yōu)勢，各國紛紛興建核電站。目前，全世界共有核電站400多座，裝機容量將近4000億瓦，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16%。截至2008年12月，世界30個國家和地區(qū)運行的核電機組共有439個。其中美國是世界上核電站最多的國家，擁有104座，核電占該國總發(fā)電量的比例為19%。日本的核電站數(shù)量是55座，核電比例為30%，計劃到2030年將核電比例提高到41%。

為了讓核電更加安全可靠，科學(xué)家正在發(fā)展更加先進的核電技術(shù)。中國和美國已經(jīng)開始建設(shè)第三代AP1000核電站。世界上包括福島第一核電站在內(nèi)的不少核電站是二代核電站，它們要求有苛刻的安全級應(yīng)急電源（柴油發(fā)電機組）供電，安全系統(tǒng)才能工作。而第三代AP1000技術(shù)采用的“非能動系統(tǒng)”，是靠重力等自然力來驅(qū)動和維持安全系統(tǒng)運作。也就是說，即便失去動力，安全系統(tǒng)也可以自動啟動，不受影響。此外，包括中國在內(nèi)的多個國家正在研究核聚變發(fā)電技術(shù)，核聚變不會產(chǎn)生輻射強的重金屬，核事故的風(fēng)險性極低。

如何處理核電站的放射性廢料是人們普遍比較關(guān)注的問題。在現(xiàn)有的大多數(shù)核電廠中，燃料棒中只有3%～4%的鈾得以利用。燃料棒使用之后成為有高放射性的乏燃料，這不僅是一種核燃料資源的浪費，而且后期處理相當麻煩。除了采用更安全的填埋處理方式外，科學(xué)家開始嘗試回收利用這些廢料。近來，中國科學(xué)家已經(jīng)掌握了“動力堆乏燃料后處理技術(shù)”，實現(xiàn)了核廢料的回收利用。此前，只有法國、英國、俄羅斯等少數(shù)國家掌握了這項技術(shù)。

雖然歷史上出現(xiàn)過好幾次核電站核泄漏事故，但是我們不能因噎廢食，就像不能因為每年有數(shù)以萬計的人死于車禍而禁止汽車上路一樣。我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，核能的利用將越來越安全，越來越高效，為人類應(yīng)對能源危機做出越來越多的貢獻?！?/p>

編輯：陳暢鳴 charmingchin@163.com