北大物理學(xué)院副教授雷奕安的一篇舊聞《挺核反核雙方的19個問題》最近火了,成了朋友圈中的爆款文章。
不過,也有核電業(yè)內(nèi)人士對這篇文章并不滿意,稱該文看似中立、資料豐富,但其實只是一位有一定科學(xué)素養(yǎng)人士的“跨界發(fā)言”,存在多處以偏概全及偷換概念;作者對能源結(jié)構(gòu)、核燃料循環(huán)、核工業(yè)的推論也存在多處漏洞。
北大官網(wǎng)顯示,雷奕安的研究方向是原子核結(jié)構(gòu)理論、計算機、CAI研究(等離子體物理與聚變研究所)。雷奕安在文中多次強調(diào)自己不反核,但在表述上、佐證材料的甄選上,卻帶有明顯的傾向性。另外,《挺核反核雙方的19個問題》對某些問題的闡述客觀準(zhǔn)確,但在一些關(guān)鍵問題的舉例與類比中,卻又出現(xiàn)不少錯誤。有核電業(yè)內(nèi)人士對評論直言,“(該文)像拼湊出來似的?!?/p>
那么,這篇文章到底出現(xiàn)了哪些錯誤?結(jié)合業(yè)內(nèi)人士的分析,以及澎湃新聞記者對核工業(yè)、核電產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)有認知,現(xiàn)對該文中的事實性錯誤、須進一步厘清的概念和探討的問題進行逐條評論。
下文中,常規(guī)字體為《挺核反核雙方的19個問題》原文(原標(biāo)題《核能發(fā)展一些問題》,來自雷奕安科學(xué)網(wǎng)博客),下劃線部分為評論。
由于全球氣候變化,污染嚴(yán)重,電力發(fā)展需轉(zhuǎn)型,福島核事故,世界核能發(fā)展前景悲觀等綜合因素的影響,中國核能發(fā)展出現(xiàn)了一次大辯論。挺核反核,雙方分歧巨大。本人支持慎重發(fā)展核電核能。在我看來,雙方言論中,均有諸多片面,夸大,不實之辭,因此希望以此文澄清一些事實。有不當(dāng)片面之處,歡迎大家指出。
1. 核電是清潔能源嗎?
現(xiàn)在幾乎所有的核能發(fā)展文章中,都會不厭其煩地在“核能”前面加上“清潔能源”幾個字。那么核電究竟是不是清潔能源呢?
清潔能源的定義是不排放二氧化碳,污染物。單獨核電站在運行的時候,的確不排放二氧化碳及其它化學(xué)污染物,但是核電站的建設(shè)需要大量水泥,鋼材,運輸,這些都會產(chǎn)生二氧化碳排放。除此之外,鈾礦開采,處理,富集,加工,運輸都有二氧化碳排放,乏燃料的處理和核電站的退役也是大工程。這些排放加在一起,有人算出大約是風(fēng)能的6倍,太陽能的2-3倍(“Valuing the greenhouse gasemissions from nuclear power: A critical survey,” Benjamin Sovacool, Universityof Singapore and Virginia Tech University, Energy Policy 36, June 2008.)。
當(dāng)然,核電站不是不排放,而是排放的污染物不一樣。核電站常規(guī)運行中,會排放反射性物質(zhì)氚,乏燃料中有巨量的放射性物質(zhì),如銫137,銫135,鍶90,锝99,氪85,鈾,钚和其它放射性錒系元素等。這些放射性元素量大,輻射強,對生物圈和人類都有巨大的危害。核電產(chǎn)業(yè)的燃料循環(huán),從鈾礦開采,燃料組件生產(chǎn),到乏燃料處理,都會產(chǎn)生大量放射性污染。這些放射性污染在自然界停留的時間,比化學(xué)污染長得多,而且無法處理,只能等它們在幾百到幾百萬,乃至幾億年的時間尺度內(nèi)慢慢衰減。
如果認為放射性排放不算污染,核電的確比火電清潔。關(guān)于核能清潔與否的細致討論可以看這篇文章(http://www.nirs.org/factsheets/nuclearenergyisdirtyenergy2014.pdf)。
評論: 核能究竟是不是清潔能源,有大量可查的監(jiān)測數(shù)據(jù)。從全生命周期來看,所有能源形式都有二氧化碳排放。正是因為乏燃料中放射性物質(zhì)的半衰期長,才更需要將核反應(yīng)堆中替換出來的乏燃料(即燒過的燃料)進行妥善處理。
以百萬千瓦壓水堆核電站為例,每年產(chǎn)生的乏燃料為25噸至30噸。乏燃料中有大量的放射性元素,毒性大、半衰期長,要在地質(zhì)處置過程中衰變到天然鈾礦水平需10萬年以上,但經(jīng)過后處理等環(huán)節(jié)后,其放射性攝入毒性降到天然鈾輻射水平的時間可減至千年以下,有效地降低了乏燃料的長期放射性毒性。
2. 核電是必須的嗎?
2015年,中國經(jīng)濟增長進入新常態(tài),發(fā)展趨緩,耗能行業(yè)尤其明顯。根據(jù)中電聯(lián)的統(tǒng)計,2015年1到10月份,全國全社會用電量45835億千瓦時,同比增長0.7%,增速同比回落3.0個百分點,其中工業(yè)用電量32285億千瓦時,同比下降1.0%,化學(xué)原料制品、非金屬礦物制品、黑色金屬冶煉、有色金屬冶煉四大高耗能行業(yè)用電量合計13877億千瓦時,同比下降2.3%。
但是發(fā)電能力卻仍在快速增加。截至10月底,全國6000千瓦及以上電廠裝機容量13.9億千瓦,同比增長9.5%。全國除核電以外的所有發(fā)電設(shè)備利用率都有明顯下降。
考慮到核電在總發(fā)電量中占比只有3%,可以說,如果沒有核電,中國的發(fā)電能力完全可以滿足發(fā)電量的要求。實際上,中國的發(fā)電能力已經(jīng)過剩,而且還有巨大規(guī)模的發(fā)電能力在建,包括基數(shù)已經(jīng)很大的可再生能源,即水電,風(fēng)電,和光電??稍偕茉窗l(fā)電的增長量完全可以覆蓋未來許多年的需求。
已經(jīng)有一篇文章比較詳細地討論了這個問題(“多余的核電”,陶光遠)。
不過本人的觀點是應(yīng)該保持一定的核電規(guī)模。
評論:在對能源結(jié)構(gòu)的討論中,以下問題值得商榷:
第一,中國發(fā)電能力過剩,很大原因是由于火電的“大躍進”與火電過剩。對于火電產(chǎn)能過剩局面下隱藏的能源行業(yè)運行風(fēng)險,能源主管部門三令五申、多次下發(fā)特急文件踩下火電急剎車。能源結(jié)構(gòu)的選擇,與一國的資源稟賦、各類電源的特性、環(huán)保理念,甚至宏觀經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)政策都有關(guān)系。
中國的能源資源分布不均衡,本地消納不足、外送通道又有限的情況下,棄風(fēng)、棄光、棄核、棄水時有發(fā)生。風(fēng)、光發(fā)電本身具有間歇性,發(fā)電不穩(wěn)定,會影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定,且現(xiàn)階段可再生能源暫未脫離補貼,儲能行業(yè)也依然面臨技術(shù)和成本障礙。
3. 核電成本低、效益高嗎?
在中國,從每度電的發(fā)電成本看,核電對水電和火電都沒有優(yōu)勢。很快風(fēng)電的發(fā)電成本也將低于核電。
世界范圍來看,所有可再生能源的發(fā)電成本都在下降(如下圖),而核電成本卻在上升。
可再生能源成本趨勢。
評論:目前,中國的火電發(fā)電成本中并不包括環(huán)境成本。即使若干年后,可再生能源的發(fā)電成本低于核電發(fā)電成本,在穩(wěn)定性上核電仍有顯著優(yōu)勢。在儲能技術(shù)尚未取得重大突破之前,核電是火電的更優(yōu)選項。
4. 中國核電需要迎頭趕上世界平均水平嗎?
核電業(yè)者的一個觀點是世界核電平均占比是18%,而中國只有1.4%(或2%),與中國的大國地位不相稱,中國至少應(yīng)該達到世界平均水平。
首先,到2015年,世界核電平均占比連續(xù)4年為10.8%,而不是18%,中國已經(jīng)超過了3%,而不是1.4%(或2%)。
世界核電已停滯多年。核電比例1996年最高,達到17.6%。此后一直在降??偘l(fā)電量最高2006年,后維持下降趨勢。中國核電發(fā)電量一直大幅上升,2014年比2013年增加20%,2015年1-7月同比增長35%,其中7月份同比增長41.4%,核電比例已經(jīng)達到3.3%。
其次,世界能源發(fā)展的趨勢是要逐漸降低核能和化石能源的比重,逐步過渡到可再生能源。G7國家計劃到2050年實現(xiàn)100%可再生能源。歐洲大部分國家都在棄核。就算“核電伊甸園”的法國,也計劃到2025年將核電比例從現(xiàn)在的約75%降低到50%。
第三,如果我們發(fā)展核能的目標(biāo)是要跟別人一樣,20年后,當(dāng)我們把核電廠都建起來之后,別人評價能源發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)改成誰的可再生能源占比更大,那我們怎么辦?五六十年內(nèi)我們的核電廠都無法退役。世界各國大部分核電廠已經(jīng)服役三四十年,再過一二十年就要退役,而新建反應(yīng)堆寥寥無幾。
評論:據(jù)中國核工業(yè)集團董事長孫勤此前介紹,國際上現(xiàn)有70多個國家已經(jīng)或正在計劃發(fā)展核電,其中“一帶一路”沿線國家占40多個,正在計劃發(fā)展的有10多個國家。預(yù)計到2020年,全球?qū)⑿陆s130臺核電機組,到2030年前這一數(shù)字將達到約300臺。其中,“一帶一路”國家和周邊國家將占到新建機組數(shù)的約80%。
法國目前在運機組數(shù)58臺,是全球核電比例最高的國家。2012年大選時,總統(tǒng)奧朗德承諾,降低核能發(fā)電量比重,同時通過促進綠色增長、為法國創(chuàng)造10萬個就業(yè)崗位。法國的想法是,加強能源獨立性、更好地平衡不同能源供應(yīng)來源。
德國棄核不是純粹的能源問題,其中包含了政治考量,德國棄核后依然使用來自法國的核電。
5. 核電站究竟有多安全?
這是一個老問題了。其實我相信經(jīng)過長期積累,在設(shè)計基準(zhǔn)條件下,核電站是安全的。對排放也不用太擔(dān)心。但是,一座新的核電站,從建設(shè)到退役,時間跨度是100年(60年壽命,加20年延壽,加建設(shè)和退役的時間),在過去的一百年內(nèi),發(fā)生過的很多事情都是現(xiàn)在的新反應(yīng)堆無法應(yīng)對的,未來的一百年內(nèi),這類事件是不是會更多?
比如,根據(jù)計算,本世紀(jì)內(nèi),海平面至少會上升0.8到2米,這樣沿海和河流入??诟浇暮穗娬镜陌踩允遣皇嵌家蟠蛘劭??這還沒有考慮可能性并不小的格林蘭冰蓋融化和南極冰蓋破裂。
再比如,一百年內(nèi),航天技術(shù)和應(yīng)用必然大發(fā)展,一般國家和公司掌握航天及火箭技術(shù)的門檻是不是會大大降低?用導(dǎo)彈或衛(wèi)星攻擊核電站的技術(shù)難度是不是會大大下降?
還比如,電磁炮在海戰(zhàn)中其實沒有多大用,因為瞄準(zhǔn)不易,破壞能力弱,但是對付核電站這樣的大型固定目標(biāo)卻幾乎是按身定做的,因為它的穿透能力超強。電磁設(shè)備可以容易地利用民用工業(yè)設(shè)備制造。這樣,幾十年后,恐怖分子并不需要非常高端的技術(shù),就可以制造出可以造成巨大危害的武器。
還有,對于小行星撞擊這種極小概率事件,當(dāng)航天技術(shù)發(fā)展之后,如果有人故意,小概率事件就成了大概率事件。因為很容易操控一個十來米大小的小行星撞擊地球的任何一個地方。
評論:此處混淆了核安全和核安保概念。所謂核安保,指的是預(yù)防、探知和應(yīng)對涉及核材料、核設(shè)施、其他放射性物質(zhì)及相關(guān)設(shè)施,以及相關(guān)活動的擅自接觸、未經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)移、盜竊、蓄意破壞或其他惡意行為。導(dǎo)彈、電磁炮、恐怖襲擊、人為破壞均屬于核安保領(lǐng)域的問題。
在一個核設(shè)施進行核安保設(shè)計時,首先要確定“設(shè)計基準(zhǔn)威脅”。這些設(shè)計基準(zhǔn)威脅是由有關(guān)國家安全部門根據(jù)國情分析確定的,核設(shè)施根據(jù)這些設(shè)計基準(zhǔn)威脅來設(shè)計“實物保護”系統(tǒng)。中國與世界各國一樣,一個具體核設(shè)施的設(shè)計基準(zhǔn)威脅和實物保護系統(tǒng)的詳細資料都是保密的。
為了防止核武器的濫用,日內(nèi)瓦公約關(guān)于保護國際性武裝沖突受難者的附加議定書第15條中規(guī)定:“含有危險力量的工程或裝置,如堤壩和核發(fā)電廠,如果對之攻擊可能引起危險力量的釋放,從而在平民中造成嚴(yán)重的損失,即使這類物體是軍事目標(biāo),也不應(yīng)成為攻擊的對象。”
6. 核電站惡性事故究竟有多可怕?
現(xiàn)成的例子有切爾諾貝利和福島。但是我們的核電站比這兩座核電站規(guī)模都大,核燃料的燃耗更深,因此發(fā)生惡性事故的危害還要大。
做一個簡單的計算。國內(nèi)新規(guī)劃的核電站都是以500萬千瓦為基準(zhǔn),對應(yīng)熱功率約1500萬千瓦。燃耗以AP1000為例,為60百萬千瓦天/噸鈾。假定一年運行300天(低于正常核電運行天數(shù)),一年產(chǎn)生1500*300/6000= 75噸乏燃料。每噸乏燃料中有60公斤的裂變產(chǎn)物,20公斤的钚,10公斤的鈾235,幾公斤的其它放射性錒系元素和930公斤的鈾238。每噸乏燃料中長壽命和中等壽命放射性元素的量,大約是廣島原子彈的50倍。這種乏燃料放射性過大,無法處理,必須就地存放至少20年。20年內(nèi),乏燃料池將累積1500噸乏燃料,對應(yīng)約10萬顆廣島原子彈的放射性廢料量!
(感謝LAOson網(wǎng)友,開始每年乏燃料算錯了兩個量級,20年錯了一個量級。)
評論: 首先需要說明,500萬千瓦基本是一個核電基地的量級(秦山核電基地總裝機656.4萬千瓦,大亞灣核電基地總裝機612萬千瓦),這和核電業(yè)內(nèi)慣用的某某核電站幾號機組、幾期工程概念有所不同。在建的臺山核電一期工程將建設(shè)兩臺單機容量 175 萬千瓦的EPR三代核電機組,這是世界上單機容量最大的核電機組。
正因為乏燃料中包含有大量的放射性元素,所以才需要后處理環(huán)節(jié)。從核電站到后處理廠,乏燃料的運輸有一套嚴(yán)密的體系,按照《放射性物品運輸安全管理條例》有相關(guān)的規(guī)定,運輸之前需要報批,需對于路線、時間、物品的質(zhì)量、應(yīng)急措施等提出非常明確的計劃。
切爾諾貝利事故是由于反應(yīng)堆設(shè)計缺陷(石墨堆,沒有安全殼)和操作問題,福島事故的主因在于人禍。
7. 核廢料究竟有多不清潔?
對與有害工業(yè)廢物排放,我們一般要求有害物質(zhì)不要超過環(huán)境的多少多少倍,不對環(huán)境造成過大傷害。
放射性物質(zhì)對環(huán)境,對人體都有害。放射性核廢料的排放,存放當(dāng)然也應(yīng)該有一個標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是多少呢?根據(jù)我們對放射性危害的認識,這個量大致應(yīng)該不能超過我們承受到的背景放射性輻射大小,即大約每年幾個毫西弗(1西弗等于1公斤接受1焦耳放射性能量)。那么乏燃料在反應(yīng)堆乏燃料池內(nèi)“冷卻”了20年后,能不能達到可以排放或者無害存放的標(biāo)準(zhǔn)呢?當(dāng)然達不到。那么差多少倍呢?燃耗60百萬千瓦天/噸鈾的乏燃料,存放20年后,還有幾百瓦每噸的放射性,以300瓦計,一年就是300 x 86400 x 365 = 9.5 x 109焦耳/噸 = 9.5 x 106西弗。普通人每年接受放射性劑量的上限是5毫西弗,即0.005西弗,只有上面那個數(shù)字的20億分之一。也就是說,“冷卻了”20年之后的乏燃料,放射性仍然是普通人接受極限的20億倍,也是背景放射性輻射的約50億倍。
那么,需要多長時間,乏燃料才能冷卻到與背景差不多的水平?答案是,地球不會存活到那一天。需要多少時間,才能冷卻到比背景高1百萬倍的水平?答案是幾十萬年(不考慮剩余93%鈾的放射性)。
主要燃料循環(huán)的乏燃料放射性衰減情況。普通熱堆的乏燃料衰減是最上面那條黑線。也就是幾十萬年后,放射性才能降到鈾礦石水平(橫的虛線)。
上圖是主要燃料循環(huán)乏燃料放射性毒性衰減情況。這里有一點需要說明:圖上用的鈾礦石特指加拿大的一種富集度特別高的鈾礦石(15%)。縱軸上的1仍然代表背景放射性強度的一百萬倍。1000年后,僅僅裂變產(chǎn)物的放射性仍然是背景的1萬倍。
評論: 目前國際上通行的核燃料循環(huán)路線有兩種:一種是以美國為代表的“一次通過”開放核燃料循環(huán)方式,乏燃料經(jīng)過冷卻、包裝后,作為放射性廢物直接送到深地質(zhì)層處置或長期貯存。中國、英國、法國等采取的則是閉式核燃料循環(huán),乏燃料從反應(yīng)堆中更換出來后,一般先暫存在核電廠自建的硼水池內(nèi),水可以吸收其大量的殘余熱量,大約貯存10年后,運送至后處理廠進行后處理。上述兩種方式,都不是直接排放乏燃料。
8. 正常情況下,核電站對環(huán)境的影響有多大?
放射性輻射方面,正常運行條件下,核電站周圍的額外放射性輻射非常小,不高于背景的千分之一,可以忽略。
但核電站的熱島效應(yīng)嚴(yán)重。仍以一座500萬千瓦的核電站為例,發(fā)熱量是1500萬千瓦,散熱約1000萬千瓦。如果僅算用電產(chǎn)生的發(fā)熱,相當(dāng)于北京,上海這樣的超大城市。在內(nèi)陸,這些熱都要通過冷卻塔蒸發(fā)水帶走。這么大的發(fā)熱量,一秒鐘的蒸發(fā)量是6噸多,一年是2億噸,相當(dāng)于一座百萬人口大城市一年的居民用水量。長江中下游本來就悶熱潮濕,散熱條件不好,這么大的散熱量和蒸發(fā)量無疑是火上澆油(沿海電站要好一些)。
評論:熱島效應(yīng)來自熱機效率,這點核電火電都一樣。更值得關(guān)注的是核電站的熱污染,也即核電站的溫排水。但在沿海核電站冷卻水排放的問題上,國家有嚴(yán)格規(guī)定。在核電站環(huán)評時,必須要有物理溫度、模擬計算,排出的熱水,以及擴散時海水增溫一度溫升的范圍、溫升濕度的范圍等。此外,核電站熱力循環(huán)中的大部分水是循環(huán)利用。
9. 地方上為什么熱衷發(fā)展核電?
以一座500萬千瓦核電站為例,投資至少700億人民幣。核企與地方合資建核電站。地方政府出地,移民,準(zhǔn)備廠址,普及核電知識,等,只需要幾億到十幾億元。核企出其它所有的錢和技術(shù)。一般給地方30%的股份。也就是說,地方出幾億元就得到了幾百億元的權(quán)益,還有建設(shè)時的經(jīng)濟拉動效應(yīng),發(fā)電后的地方稅收,電廠發(fā)電收入的GDP數(shù)字,等。
評論:拉動地方經(jīng)濟、帶動就業(yè)、增加稅收,這些正是建設(shè)核電站的優(yōu)勢。一個核電站可以讓一個貧困縣直接脫貧,改善當(dāng)?shù)鼐用裆钏健?/p>
10. 燃料閉循環(huán)可以實現(xiàn)嗎?后處理能達到什么水平?
前面說到乏燃料潛在危害非常大,而里面的鈾、钚其實還可以再利用起來,那么把乏燃料處理一下,回收有用的鈾和钚等元素,并將沒有用的裂變產(chǎn)物收集安全存放,不是很好嗎?這就是乏燃料的后處理。
關(guān)于后處理,有下面一些事實:
1、乏燃料的放射性非常強,后處理的放射性防護很困難。反應(yīng)在成本上,后處理廠的建設(shè)成本,生產(chǎn)成本,廢料處置成本都非常高。
2、每一道工序都會產(chǎn)生額外的放射性廢料。
3、到目前為止,后處理只能做一次。也就是處理過一次,回收的鈾和钚放進反應(yīng)堆再燒一次,就不能再后處理了。這是因為反應(yīng)堆里面的裂變反應(yīng)不干凈。在普通的熱中子堆中,鈾235吸收中子后,每6個只有5個裂變,另外一個變成了鈾236。而钚更糟糕,每3個里面就有1個不裂變,而是變成了钚240。钚240不會裂變,會繼續(xù)吸收一個中子變成钚241,钚241的裂變率也不高,還會很快衰變?yōu)轱?41,……。然后就會積累大量的超鈾元素,這些超鈾元素有的是β衰變,有的γ衰變,更多的α衰變。其中γ衰變穿透距離大,很難防護。因此回收利用過一次的燃料(MOX燃料)目前無法再后處理。
4、后處理不能減少放射性,只能將裂變產(chǎn)物的放射性分離出來。但是,鈾和钚的回收利用,減少了首次在堆運行后乏燃料中長壽命超鈾元素及其裂變鏈元素的放射性。然而,由于后處理只能做一次,并且后處理過的燃料使用之后超鈾元素更多,因而總的超鈾元素量減少非常有限。
5、后處理7噸乏燃料,只能生產(chǎn)1噸MOX燃料。1噸MOX燃料的熱值跟1噸普通鈾燃料差不多,而生產(chǎn)成本遠遠高于鈾燃料。所以利用后處理提高鈾資源利用率的做法極不經(jīng)濟。一次后處理(因為只能做一次)只能將鈾資源的利用率從一次通過方案的約0.8%提高到0.91%。一些“科普”文章中說的可以提高幾十倍的說法沒有根據(jù)。
快中子堆,聚變裂變混合堆,加速器散列快中子亞臨界堆(ADS)等概念,理論上可以燃燒超鈾元素及釷232,鈾238等,但是工程上很困難,離應(yīng)用還非常遙遠。而且,這些概念都不能減少裂變產(chǎn)物的放射性,或者減少有限。
評論:這類被回收再利用的核燃料,為全球第二大核電國家法國貢獻了17%的電力。作為典型的軍民融合產(chǎn)業(yè),核工業(yè)中多項技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的環(huán)節(jié)都具有軍民兩用特點。
11. 核能專業(yè)人士權(quán)威公正嗎?
1、不少核能專家提倡“適量輻射有益健康”,該說法并沒有被醫(yī)學(xué)、輻射防護學(xué)、監(jiān)管機構(gòu)認可。讀者可以在網(wǎng)上搜索“輻射有益健康”的文章。上一篇博文討論了這個問題。
2、還有專家提出“原子彈輻射污染可以忽略”,同樣很少有人認可。參考本博文的討論。
3、世界核能協(xié)會(WNA)“輻射與健康”介紹網(wǎng)頁(2015年更新)中說,伊朗拉姆撒(Ramsar)地區(qū)背景輻射值為250到700毫西弗/年,但看不出如此高背景輻射對健康的影響。而2004到2011年間有許多公開發(fā)表的文獻指出,該地區(qū)存在較高的染色體異常、身體炎性反應(yīng)和婦女不育。
4、2007年左右國內(nèi)引進AP1000堆型的時候,國內(nèi)專家一致高度評價該堆型。但后來出現(xiàn)大量問題。
5、《世界核工業(yè)狀態(tài)報告》是近十年來世界核工業(yè)最重要的綜合報告,意在中性地評估世界核工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r,但被核工業(yè)界敵視。國內(nèi)很難找到該報告的信息。2015年版7月份出來之后,10月底國內(nèi)出了一個節(jié)選翻譯版本,直接刪除了所有“負面”的句子。讀者可以搜索“2015世界核工業(yè)現(xiàn)狀報告”,并與忠實譯文比較。
6、球床高溫氣冷堆(PebbleBed Reactor)50年代到80年代末主要在德國研發(fā),90年代初已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該堆型有大量問題。1989年,德國已經(jīng)關(guān)閉了所有該類型的反應(yīng)堆。在德國專家的影響下,南非于90年代開始關(guān)注該堆型,并于98年正式立項開發(fā)。到2010年項目終止時為止,連設(shè)計圖紙都沒有完成。在花費的總共90億南非蘭特政府資金中,大約20億用于支付國際專家費和咨詢費。直到項目終止前夕,德國專家還在南非的電視臺上稱贊該堆型是一個“完美的奇跡”。
7、核能專業(yè)人士的個人利益與核能發(fā)展相關(guān)。至少在公開的言論中,國內(nèi)所有核能專家都主張大力發(fā)展核電,包括長江中下游沿岸的核電。美國最早研發(fā)核能的很多科學(xué)家后來積極反對核能。世界各國都有這種情況。而中國的整個核能行業(yè),包括研究機構(gòu),監(jiān)管機構(gòu),所有的核能專家,至少在公開言論中,全部積極倡導(dǎo)核能。這非常不正常。核能專家在國家核能發(fā)展政策方面影響太大。這在當(dāng)今的世界上也是絕無僅有。
評論: AP1000是新堆型,工期拖延很正常,目前中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫氣冷堆技術(shù),是經(jīng)過改進的。早期很多核反應(yīng)堆的設(shè)計指標(biāo)和民用核電有較大區(qū)別。
12. 反核人士一般有什么誤區(qū)?
核能牽涉的專業(yè)知識比較多,離常識比較遠,因此批評的門檻比別的公眾關(guān)注的問題(如水電,化工等)要高很多。如果對核能和輻射不了解,容易犯常識錯誤并走極端。下面列舉幾個常見的誤區(qū):
1、新生兒畸形。切爾諾貝利事件后,有反核人士貼出新生兒畸形的照片,指出是核事故帶來的。假定照片的確是事故影響區(qū)拍攝的,胎兒也的確接受過額外的核輻射,但是還是無法在科學(xué)上證明胎兒畸形是核事故引起的。因為即使沒有核事故,新生兒畸形也會發(fā)生。如果核事故后,新生兒畸形比以前有明顯增加,可以推斷是核事故的影響,如果沒有,或者不明顯,就不能斷定特定畸形是核事故引起的。
2、核電站排放。核電站不像化工廠、火電廠,平常運行的時候常規(guī)氣體放射性物質(zhì)排放量很小,在一般的通風(fēng)條件下,應(yīng)該低于背景輻射的千分之一,對日常生活沒有影響。但如果通風(fēng)條件不良,會在局部積累較高的輻射物質(zhì),考慮照射時間不長,對健康的影響不是很大。核電站換料的時候,有比較大劑量的放射性溢出。主要是氚。
3、超標(biāo)與有害。偶爾,核電廠也會發(fā)生少量的泄露或者超標(biāo)排放。但是超標(biāo)不等于很快對身體產(chǎn)生明顯的傷害。一般的少量泄露或者排放會很快擴散或衰減,周圍的居民很難接受到超過1毫西弗的輻射。如果有,已經(jīng)是重大核事故。
4、切爾諾貝利的傷亡數(shù)字。網(wǎng)上傳播的切爾諾貝利死亡幾十萬人的數(shù)據(jù)沒有根據(jù)。那是把周圍幾十年內(nèi)死的人全加上的結(jié)果。沒有核事故,同樣會有幾十萬人死亡。
5、致癌概率。額外的核輻射會導(dǎo)致癌癥概率的增加,但是一般很有限。決定癌癥發(fā)生的因素太多,不能把癌癥與輻射劃等號。
切爾諾貝利事故的確引起了癌癥的增加。根據(jù)受到輻射的劑量估算,在烏克蘭和白俄羅斯受影響的50萬人口中,大約增加了4000例癌癥病人。如果沒有核事故,最終患癌癥的人口數(shù)目也要在15萬到20萬之間,所以增加的癌癥數(shù)目雖然不小,但仍然只有本底數(shù)的百分之三到四。按照每西弗增加5.5%的概率計算,該地區(qū)人口癌癥增加比例為0.8%,也就是每人接受了0.8/5.5= 0.15 西弗或150毫西弗的額外輻射。對于每個癌癥病人,只有百分之三到四的可能性是核事故引起的。
評論:此部分邏輯清晰,總結(jié)到位。
13.切爾諾貝利野生動植物繁盛說明了什么問題?
切爾諾貝利事故之后,該地區(qū)成了無人區(qū)(也有很少拒絕搬走的當(dāng)?shù)剞r(nóng)民)。事故發(fā)生時,周邊大量動植物死亡,4平方公里的森林成為“紅色森林”。但幾十年之后,動植物開始恢復(fù)。由于人類的缺席,該地區(qū)似乎回歸到動植物繁盛的蠻荒時代。那么,這是不是說明,即使發(fā)生非常嚴(yán)重的核事故,對環(huán)境的影響也不是非??膳履??
動植物群落恢復(fù)有下面幾個原因:
第一,事故后的幾十年之內(nèi),輻射的主要來源是裂變產(chǎn)物。裂變產(chǎn)物輻射衰減很快(所以也很強)。十年后散落的核廢料輻射功率會下降到爆炸時的千分之一以下。但是衰減會越來越慢,并且輻射類型逐漸以β、γ為主轉(zhuǎn)變到α為主。
第二,輻射除了衰減之外,還會被大氣循環(huán),水循環(huán),動植物遷移等方式擴散,地表的輻射污染物會被逐漸稀釋(同時污染更大的區(qū)域)。
第三,低等生物比高等生物更能耐受輻射損害。因為越高級的生物,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,器官或組織之間的相關(guān)性越強,依賴度越高,部分損害更容易造成整體死亡。
第四,低等生物對后代數(shù)量損失的承受能力更強。不夠強壯或不夠完整的后代會被迅速淘汰。比如,老鼠一窩生4只都活下來,還是生4只活3只或者2只,對一個地區(qū)的老鼠總量沒有影響,因為決定老鼠總量的是棲息地的供養(yǎng)能力。世代更替能力不是低等生物數(shù)量的決定因素。低等生物的繁殖能力太強了。
第五,癌癥需要比較長時間才起作用,一般動物壽命較短,性成熟早。
第六,癌癥也好,畸形也好,放射病也好,都有一定概率繼續(xù)生存。你看見的只是活下來的那些。動植物生存競爭本來就非常強,已經(jīng)死亡的(不管是什么原因),不會被人注意到。死亡生物留下來的生存空間會迅速被其它生物占領(lǐng)。
另外,切爾諾貝利核電站旁邊的池塘內(nèi)發(fā)現(xiàn)了體型巨大的鯉魚。挺核人士認為是核輻射沒有那么可怕的證據(jù),反核的人認為是輻射引起的變異怪物。其實,鯉魚只要不死,就會越長越大。別的地方同樣也有那么大的鯉魚。這一事實不能說明任何問題。也許魚的耐輻射能力很強,也許你看見的只是別的死掉后剩下的少量幸存者。
上面說的那些因素對人的影響是不一樣的。首先,人對輻射的耐受能力比別的動植物差。其次,動物可以迅速淘汰不夠優(yōu)良的后代,但是人需要照顧患癌癥,或者智障的孩子。這會為家庭和社會帶來沉重的負擔(dān),嚴(yán)重影響很多人的生活質(zhì)量,并使社會整體活力下降。
癌癥也是一樣。動物,比如狼,如果它的正常壽命是二三十歲,一半的狼十幾歲死掉什么問題都沒有。但人會活到七八十歲,如果很多人三四十歲就患上癌癥,在早期的采集或者農(nóng)業(yè)社會不一定是嚴(yán)重的問題,但是在晚婚晚育少子的現(xiàn)代,社會根本無法承受。
評論:根據(jù)今年1月發(fā)布的《中國的核應(yīng)急》白皮書,中國大陸所有運行核電機組未發(fā)生過國際核與輻射事件分級表二級以上事件和事故,氣態(tài)和液態(tài)流出物排放遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值。在建核電機組質(zhì)量保證、安全監(jiān)管、應(yīng)急準(zhǔn)備體系完整。
14. 重大核事故直接死亡只有幾十人,說明了什么?
這一點的確是事實。全世界從開始利用核能以來,直接在核事故中死亡的工作人員總共也不到100人。
有人認為這說明核事故的后果沒有那么嚴(yán)重。
類似的說法還有,“福島事故只有少量工作人員受到較大劑量的輻射,而疏散周圍的居民卻導(dǎo)致了3200人因疏散本身導(dǎo)致健康狀況惡化和自殺而死,所以,不疏散對當(dāng)?shù)孛癖姼谩薄?/p>
這些說法無法解釋,為什么政府要強行疏散大面積區(qū)域內(nèi)的居民。而且還必須證明,如果不疏散,這些人知道自己生活在嚴(yán)重的輻射環(huán)境之中,還能泰然自若,保持內(nèi)心的安寧,并坦然接受增加的癌癥風(fēng)險。或者,“為了這些人的利益”,嚴(yán)密封鎖消息,不告訴他們發(fā)生了重大核事故,他們的生活環(huán)境有嚴(yán)重的輻射污染?并且,“為了更多人的利益”,把那些試圖揭露真相的人抓起來封口?
還有一個原因,事故地區(qū)測到的放射性強度數(shù)值嚴(yán)重低估了放射性的危害。因為普通劑量計測量的都是γ輻射和少量β輻射的強度,α輻射幾乎測不出來。α、β輻射在人體或體表內(nèi)照射產(chǎn)生的傷害要比體外輻射(轉(zhuǎn)化為γ射線,X射線)對人體的危害大很多倍。這就是為什么事故處理人員必須全副武裝,不沾一?;覊m。如果公眾不疏散,實際受到的輻射危害遠不止是輻射計讀出的數(shù)值。
單獨的直接死亡人數(shù)遠遠不能描述核事故的后果。
評論:直接死亡人數(shù)的確不是評判核事故后果的唯一指標(biāo)。世上沒有絕對的安全,關(guān)鍵在于,一旦出現(xiàn)嚴(yán)重事故工況,各類風(fēng)險要可控。
15. 核電是一個成熟的產(chǎn)業(yè)嗎?
核電是一個工業(yè)行業(yè)。從50年代第一座民用核反應(yīng)堆投入運行以來,已經(jīng)過去了60多年。與別的同樣從無到有發(fā)展起來的工業(yè)行業(yè),如汽車,航空,石油化工等相比,核電發(fā)展的時間不短了,好像應(yīng)該非常成熟了,但是事實是這樣嗎?
一個成熟的行業(yè)對環(huán)境不應(yīng)該產(chǎn)生較大的負面影響。汽車,航空,石油化工都有排放問題,都有強制排放標(biāo)準(zhǔn)。那么核能有沒有呢?其實核能也有,就是各種場景下(如采礦,燃料生產(chǎn),運行,等)工人或者公眾接受額外輻射的標(biāo)準(zhǔn)。但對最大的輻射源,也就是乏燃料(以及后處理工藝帶來的各種高低放核廢料),卻無法制定標(biāo)準(zhǔn)。乏燃料放射性巨大,從反應(yīng)堆中剛?cè)〕鰜淼臅r候(停堆1個星期之后),放射性是背景的2萬億倍,放了1年之后,是1000億倍,10年之后,100億倍。往后衰減就很慢了,幾十萬年之后才能降到100萬倍。
現(xiàn)代人類對放射性的承受能力,不能超過背景很多,一兩倍就是極限了,核工業(yè)怎么好意思定一個幾十億倍的排放標(biāo)準(zhǔn)呢?因此只好說,我們會把核廢料藏得好好的,保證幾十萬內(nèi)不會危害環(huán)境??墒怯姓l能保證幾十萬年呢?你這個核電廠能存在多少年?
于是又說,也有很多辦法能夠處理這些放射性核廢料,比如嬗變啊,快堆啊,ADS啊,等等。那么為什么不那么做呢?把核廢料處理完了,放射性降下來了,對環(huán)境危害不大了,再排放,不是很好嗎?
當(dāng)然現(xiàn)在還做不到。但是核能界的說法是,相信以后的人一定有辦法做到??墒?,你既然現(xiàn)在做不到,那么能不能請你先不要造出那么多放射性來?等你能做到了,再大力發(fā)展不好嗎?70年前,你們就說,放射性的事情以后再解決。70年過去了,還是距離遙遠。那么還需要幾個70年?這些年積累的放射性已經(jīng)是巨大的問題,隱患越來越大。出了問題誰來負責(zé)任?放射性是你造出來的,發(fā)電的錢你也賺了,出了事故是不是該你負責(zé)任?你負得起這個責(zé)任嗎?福島把太平洋都污染了,重度污染地區(qū)面積廣大,誰負得起這個責(zé)任?東京電力破產(chǎn)多少次能陪得起這個錢?全世界的核電企業(yè)加在一起能陪得起這個錢嗎?
如果是一個成熟的產(chǎn)業(yè),絕對不能在賺完錢之后,為人類留下那么大的后患。你把排放物的放射性降下來(哪怕降到背景的一百萬倍,我都認了),并把可以做原子彈的钚銷毀掉,才算做完了一件事情,才算一個成熟負責(zé)任的行業(yè)。
再看看安全性。汽車、航空等也有安全性的問題。一個成熟的行業(yè)怎么解決安全性的呢?當(dāng)然,我們都知道,就是保險。車被搶了,刮了,撞了,有保險,引起人員傷亡,有保險。航空也是一樣,有比較高的航空意外險。雖然我們不愿意發(fā)生意外,但是畢竟有賠償。
核電呢?既然安全性那么高,完全可以保證一旦發(fā)生意外,對受害人進行賠償啊。可是沒有保險公司為核電事故承擔(dān)風(fēng)險。如果說普通民眾不理性,不能理解核電的安全性,保險公司都是專業(yè)人員,對風(fēng)險事故算得很精,那么核電怎么不能說服保險公司承保核電事故呢?保險公司可以多賺很多保費的啊。
如果是一個成熟的行業(yè),一個負責(zé)任的行業(yè),當(dāng)然要對自己可能造成的各種風(fēng)險承擔(dān)責(zé)任,一種成熟的模式就是商業(yè)保險。既然事故概率非常低,保險公司有利可圖,何樂而不為呢?如果核電企業(yè)把所有的運行事故,乏燃料泄露事故等的后果都承擔(dān)起來,當(dāng)然也是一種負責(zé)的行為,核能發(fā)電當(dāng)然也就成了一個成熟的商業(yè)行為。
可是核電企業(yè)負不了這個責(zé)任。你不負責(zé)任別人當(dāng)然應(yīng)該反對你。甚至應(yīng)該通過法律,讓你保證全部承擔(dān)你自己造成事故的民事責(zé)任。如果做不到就不準(zhǔn)建。你對別人造成了損害,必須賠償,這是天經(jīng)地義的,也是現(xiàn)代法律的基本準(zhǔn)則之一。只管賺錢,出了事不管,這符合任何一個社會的基本道德嗎?
所以,這已經(jīng)跟核電無關(guān)了。任何一個人,任何一個企業(yè),都應(yīng)該遵守基本的道德規(guī)范,承擔(dān)自己的法律責(zé)任。如果你承擔(dān)不了自己的責(zé)任,就別干。核電如果能負這個責(zé),我看不出來為什么要反對,如果不能負這個責(zé),我也看不出來為什么要支持。
只是拍胸脯保證不出問題是不行的。拿出你的誠意和決心來,那就是對你的事故承擔(dān)所有的民事責(zé)任。
所以,技術(shù)上看,只要解決了乏燃料核廢料放射性過大的問題,以及钚的銷毀,可以認為是成熟的,可以應(yīng)用。從法律上看,只要你能承擔(dān)你造成所有事故的民事責(zé)任,也能算作負責(zé)的正常商業(yè)行為。
如果做不到,等你能做到之后再發(fā)展不行嗎?那時候,我相信大家都會支持的。
注:國際上核電廠有政府補貼的保險,但是封頂?shù)臄?shù)目很小。大事故都是政府買單,也就是公眾買單。世界上最大的兩次核事故,切爾諾貝利和福島,都是政府買單。
評論:各個國家對乏燃料的管理都有基本的政策立法或戰(zhàn)略規(guī)劃,中國也一樣(如《放射性廢物安全管理條例》)。
核電也有保險,也即核共體。中國核共體承保包括核電站的建設(shè)、安裝、運營、退役等完整生命周期中的各種風(fēng)險,業(yè)務(wù)涵蓋鈾轉(zhuǎn)換、鈾富集、燃料元件制造、核電站運營、乏燃料后處理、廢料處置等核燃料循環(huán)的全過程。
16. 核電都有什么特權(quán)?
1、不用承擔(dān)惡性事故的民事責(zé)任。前面已經(jīng)說了。根源是美國最初大力發(fā)展核電的時候,當(dāng)時的總統(tǒng)推動了一項法令,豁免了核企的民事責(zé)任。
2、核電站投資巨大,為了保證核電投資收益,政府經(jīng)常補貼電價。例如中國參與的英國的核電項目,英國政府保證在35年的期限內(nèi)以高于市場價近一倍的價格收購核電站的電,并以市場價供應(yīng)電網(wǎng)。
3、核電站工程復(fù)雜,建設(shè)期限長,經(jīng)常拖期。核能界對此習(xí)以為常,并且一點都不擔(dān)心,因為無論如何拖期,成本如何上升,總能在電價上找回來。
4、別的電站,如火電,風(fēng)電,水電,光電,或者因為自身的原因,或者因為電網(wǎng)調(diào)控的需要,經(jīng)常要停止發(fā)電。因而有“棄風(fēng)”,“棄水”,“棄光”的說法,火電則要求停機。降功率或者停機自然會影響經(jīng)濟效益。但核電一旦運行,無論電網(wǎng)用戶端負載如何變化,總是滿負荷發(fā)電。調(diào)降功率或者停機是別的電站的事。這里的一個原因是:傳統(tǒng)上核電站不好調(diào)功率。但現(xiàn)在調(diào)功率技術(shù)已經(jīng)成熟了,但核電仍然享受持續(xù)滿功率發(fā)電的權(quán)利。
評論:今年《1-3月30臺商業(yè)運行核電機組電力生產(chǎn)情況統(tǒng)計表》顯示:
“一季度紅沿河核電廠1、2號機組的設(shè)備平均利用率為44.98%和61.59%,而3號機組的數(shù)據(jù)僅為14.53%。‘報告’說明稱,紅沿河核電廠1號機組1月全月應(yīng)電網(wǎng)要求降功率運行,2月下旬至3月底進行了換料大修;2號機組在春節(jié)期間應(yīng)電網(wǎng)要求停機備用,其余大部分時間應(yīng)電網(wǎng)要求降功率運行?!?/p>
“福建省兩個核電基地也出現(xiàn)類似情況。寧德核電和福清核電在運共五臺機組的設(shè)備平均利用率均沒有超過75%。”
“海南省剛剛投產(chǎn)的1號機組在春節(jié)期間應(yīng)電網(wǎng)要求降功率運行,2月下旬至3月中旬進行了停機小修,設(shè)備平均利用率為57.06%?!?/p>
可見在電力需求疲軟情況下,核電站的設(shè)備利用率也是受影響的。
關(guān)于成本與電價的問題,2013年核電標(biāo)桿電價出臺,意味著中國核電企業(yè)正式步入成本控制時代。發(fā)改委文件規(guī)定,2013年1月1日后投產(chǎn)的核電機組,上網(wǎng)電價將由“個別定價”改為“標(biāo)桿電價”政策,全國統(tǒng)一為0.43元/千瓦時。
17. 核擴散究竟有多可怕?
世界上第一顆原子彈爆炸已經(jīng)過去了七十多年。原子彈的工作原理(包括很多細節(jié))已經(jīng)人所周知。一個普通人做成一個原子彈的唯一障礙是如何獲得原子彈的原料。钚在自然界幾乎不存在。但是反應(yīng)堆工作的時候,能夠生產(chǎn)出大量的钚。這些钚很容易用化學(xué)方法提取出來。而另一種常見的原子彈原料(鈾235)的獲取,即濃縮,門檻要高得多。
钚一旦提取出來,把幾塊低于臨界質(zhì)量的钚湊一起,馬上就成為一個原子彈。做一個原子彈總共只需要6公斤的钚,只有一個易拉罐大小。一旦钚失去控制,非常容易在任何地方出現(xiàn)一個一點就著的原子彈。每噸乏燃料里都有至少10公斤钚。全世界已經(jīng)積累了幾十萬噸的乏燃料。
說明:一般把钚分為武器級和反應(yīng)堆級,區(qū)別在于钚239占的比例。钚239越純,原子彈的威力越大。但反應(yīng)堆級的钚也可以做原子彈。武器級钚和反應(yīng)堆級的钚,對于恐怖分子來說,只有爆炸當(dāng)量是幾萬噸還是幾百噸的差別。
因為擔(dān)心钚的擴散,到目前為止,美國仍然禁止對乏燃料進行后處理。
我國最近已經(jīng)確定投800億建乏燃料處理廠。
評論:核武器并非簡單把核材料堆到超臨界就可以了,那頂多是一次臨界事故。
18. 第四代堆是不是先進、安全得多?
1、所有的第四代堆,如鈉冷快中子增殖堆,高溫氣冷堆,熔鹽堆,都是核能剛開始的上世紀(jì)40年代的技術(shù)。超臨界水堆是傳統(tǒng)壓水堆的改進。本世紀(jì)初,美國提“核能復(fù)興”的時候,把幾個一直在研發(fā)的概念拿出來,叫做第四代反應(yīng)堆。這是形勢需要,人為創(chuàng)造出來的一個概念。從這些技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用歷史來看,它們更應(yīng)該叫做失敗的第一代反應(yīng)堆。
2、前幾年在國內(nèi)被寄予厚望,并列入重大科研項目的快堆,熔鹽堆,高溫氣冷堆,經(jīng)過一段時間的研究了解,以及國際上相應(yīng)技術(shù)資料的公開,大家實際上已經(jīng)不相信以前立項時描繪的美好愿景了。
評論:早期的很多反應(yīng)堆設(shè)計,都是針對軍用而非民用的,其技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟性要求都與民用核電站不同。
19. 輻射對人體危害究竟有多大?
詳見原文:http://blog.sciencenet.cn/blog-268546-946404.html
評論:輻射對人體的危害不直接等同于核輻射對人的危害。事物有多大影響是一回事,可達性是另一回事。