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吕锡民:核电厂废弃物对环境影响分析

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【大纪元2019年03月06日讯】全球人口快速增长伴随许多问题产生。其中最为严重的为能源需求的大量增加。各国藉由不同能源的使用来满足这些需求,因此以需求增长为基础的消费增长是经济及社会发展的重要指标,这很显然表示出能源的充分供应成为构成一国家的基本能源政策。目前世界上主要供应能源的资源为,煤炭、天然气、石油等,以2014年为例,供应全球电力的初级能源占比,分别为煤炭(38.9%),天然气(22.0%),石油(4.8%),核能(10.9%),水力(16.8%),风力(3.1%),其他再生能源(3.5%)。

在产生核能时,所使用的核心资源是铀和钍。世界可采铀储量在2015年为764.16万吨。铀储备最丰富的国家是澳大利亚(178.08万吨),哈萨克斯坦(94.16万吨) 加拿大(70.36万吨),纳米比亚(46.30万吨),南非(44.93万吨),尼日(41.13万吨),俄罗斯(39.52万吨)。

根据USGS资料,2011年世界可采钍储量为191.3万吨。关于钍储量最富有的国家是印度(96.3万吨),美国(44.0万吨),澳大利亚(30.0万吨),加拿大(10.0万吨),南非(3.5万吨),巴西(1.6万吨)。

2017年IAEA资料显示,450座核反应炉在全球31个国家中,具有391,915MW净装置容量。在2014年,所有核能电厂所发的电满足世界上10.8%电能需求。鉴于能源供应与环境保护需求,目前新核电厂正如雨后春笋在全球各地兴建起来,特别是经济发展中国家,例如,中国,俄罗斯,印度。

在相同功率水平下,核电厂几乎仅使用火力发电厂十万分之一的燃料,但却能提供等量的电能。用过核子燃料中,含有铀(96%)及钚(1%),都是珍贵且有用的资源,可以经过再处理程序回收利用,最后剩余的废弃物仅有3%左右,理论上,需要最终处置或储存的核废料的体积与数量是十分微少的。

然而,国家是否选择回收或不回收这种可再生材料取决于国家本身政策,并且它随不同国家而异。不像其他火力电厂,核电厂运作中并没有燃烧反应。为了不使任何放射性元素以不受控制的方式,当产生蒸汽时,从在厂房或特别是反应炉建筑中第一或第二循环中可能发生泄漏的地点扩散,因此这些建筑物特别保持在低压的状态下。换句话说,这些建筑中的空气被抽空,由于内部压力低于外部压力,来自泄漏的空气流向内而不向外。抽出建筑的空气被连续测量和过滤,没有问题的空气透过控制方式经过风道释放到大气当中。

核能产生全球约11%电力,被提出来作为即将快速枯竭石油燃料的替代能源。截至目前,全球有450座核子反应炉在31个国家积极地运转,根据环境影响分析,自从有核电存在的这40-50年期间,全球核电产生的废弃物总计约200万立方米。由于核电产生的放射性废弃物以受控的方式储存,它们不会对环境造成危害。此外,核废料储存技术正在逐步发展当中。更重要的是,使用核能在减少二氧化碳排放方面发挥关键作用,并且发展核电可以防止二氧化硫和氮氧化物等有害人体健康气体或物质的排放。

由于能够填补日益减少的能源缺口,并且向大气释放较少的温室气体,因此与核能发电相关的技术变得十分重要。由于1970年代的两次石油危机,促使各个工业化国家纷纷建造核电厂,当时核能发电如雨后春笋般地蓬勃发展。今天,许多核电厂的使用和建造受到层层阻碍,其主要原因在于两大核灾事故(1986年的苏联车诺比及2011年的日本福岛),加深人们对核电的负面思维。

综述核能的优点如下:

• 与煤炭,天然气,石油等化石燃料相比,核能产生的二氧化碳排放量少很多,在温室气体排放很少的情况下,对全球暖化不利影响相对很小;

• 用于核电厂运转的核燃料体积很小,燃料或原料储存起来相对容易与经济;

• 核电厂可整合到各种能源系统当中,例如,氢能与再生能源;

• 核电是一种随时可用的能源,因为它的技术已经发展成熟;

• 大量电力可从单一核电厂获得,核燃料也可储存几十年,藉由这个方式,核电厂有助于长期电力的稳定供应;

• 核燃料地质内储量高,根据估算,目前证实可开采储量约可使用150年;

• 相对于原料体积,核燃料可提供大量的电力,1公斤铀可发电50,000度,而1公斤煤可提供3度电,1公斤石油则为4度电;

• 一座核电厂所占的空间与土地较小;以及核原料成本相对低廉,少量原料足以产生巨大能源。

尽管有这些优点,核能也具有缺点,这些可以总结如下:

• 核电厂产生的核废料问题仍是一个问题,这些非常危险的废弃物应该非常小心地储存及处理;

• 尽管安全标准很高,核电仍是一项非常危险的技术,基本上,没有100%可靠的核电厂,事故发生可能对人类和环境形成一项宁静的破坏;

• 核电厂也会因外部攻击造成危险,例如任何恐怖袭击都可能导致不幸的后果;

• 核电厂产生的放射性废弃物可用于生产核武器;以及由于建厂所需的庞大资金成本,规划和建造完成核电厂大约需要20至30年的时间。

核废料问题:

虽然分类因国而异,但是根据半衰期及放射量,放射性废弃物以三个主要类别区分:低,中,高等级废弃物。由于高能量密度,与其它能源生产原料相比,在单位能源产生下,核能使用后所产生的废弃物体积是十分微小的。

放射性是我们世界的一部分,它自有地球就开始存在。天然放射性元素存在于地壳,我们房屋,学校与办公室的墙壁和地面,以及我们的食物和饮料中。我们呼吸的空气中就有放射性气体。我们的身体包含肌肉,骨骼和组织中自然而然的含有放射性元素。

辐射剂量限值:

就实际观察,由于核电厂建立而产生的环境危害是可以被最小化到几乎无形而可忽略的。根据“美国核能管制委员会(Nuclear Regulatory Commission, NRC)”的规定,人体全身烟道气(flue gas)排放剂量限值为0.05 mSv/年,甲状腺剂量限值为0.15 mSv/年,液体废弃物最大允许剂量为0.03 mSv/年,然而,他们推荐处理剂量应该越低越好。根据“尽量可能合理实现(as low as reasonably achievable, ALARA)”的原则,在实务里,美国的观察剂量为全身0.001 mSv/年,甲状腺0.01 mSv/年。英格兰核工业的总效应代表值为0.002 mSv/年。然而,根据了解,该国燃煤电厂烟道气的辐射效应为0.004 mSv/年。显而易见地,每年每人暴露于环境的平均毫西弗数比上述的规定的管制值高出许多。因此,一般人对于核电厂的辐射应该认知到其实其是非常低量值的。

由于核电的初始投资成本相当昂贵,并且操作比较没有弹性,从停止到再启动可能需要几天甚至几周。因此,24小时运转较能满足基本需求,继而使用过的铀仍具有放射性,并持续数千年。100%安全运输和存储它们是世界上尚未解决的问题。过期核电厂的关闭也是一个困难和昂贵的过程。在发生事故时,它有很大的辐射危险。核融合(Nuclear Fusion)电厂最重要且显着特点是没有任何放射性元素的产生,目前各先进国家正在联合进行研究开发当中,预计在2050年可达成商业化运转的目标。

无论放射性废弃物的类型是什么,它需要从威胁人们生活的各种问题中得到净化,同时努力提高他们的生活质量,不应损害经济,功能和自然选择。因此,安全储存放射性废弃物所采取的措施应与其他类型废弃物特别不同,因为放射性废弃物具有自我永久的放射性,在储存这些废弃物时,应特别注意防止放射性发生。处理,运输和储存核废料时,最重要因素是根据其放射性水平,对其进行适当的分类,并采取必要的预防措施。由于这些严重的问题,提供初始建立条件是不可避免的,在开始构建核电站和采取朝着核电进展时,分析所有科学,技术,经济和社会理由是第一个先决条件。一旦所有这些先前条件都合理,核电厂比其他化石燃料发电厂更环保。

责任编辑:任慧夫

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2019-03-06 5:54 AM
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