1、暨 南 大 学本科生课程论文论文题目： 核能的优势与危害 学 院： 电气信息学院 学 系： 信息安全 专 业： 信息安全 课程名称： 环境与健康 学生姓名： 常阳 学 号： 2014053117 指导教师： 熊江霞 2015 年 11 月 28 日摘 要关键词：核 优势 危害 整治目 录摘 要 目 录 1. 核能的本质与发展1.1 核能的本质1.2 核能的起源1.3 当代核能发展2. 核能的优势与缺陷2.1 核能的优势2.2 核能的缺陷2.3 2.4 3. 核事故及整治3.1 切尔诺贝利事件3.2 福岛核电站事件3.3 实现核安全4. 4.1 4.2 4.3 5. 5.1 5.2 5.3 注
2、释 参考文献 核能的优势与危害1. 核能的本质与发展1.1 核能的本质核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特爱因斯坦的方程 E=mc ，其中 E=能量，m=质量， c=光速常量。核能通过三种核反应之一释放：1、核裂变，打开原子核的结合力。2、核聚变，原子的粒子熔合在一起。3、核衰变，自然的慢得多的裂变形式。核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料) 进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233 等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子
3、除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。1.2 核能的起源1932 年，英国物理学家查德威克发现了中子，为人类提供了打开核能利用大门的一把钥匙，1939 年，费米利用中子轰击铀发现反应能产生中等重量的元素，居里夫人的女儿伊伦居里进行了类似的研究，但得到了不同的反应产物。德国科学家哈恩重复他们的实验证实中子轰击铀能产生重量为铀一半的元素，并确定它是钡，他的进一步工作证实了伊伦居里实验的产物是镧。接着，流亡瑞典的奥地利女科学家迈特纳提出了铀核裂变的概念,并指出裂变能放出能量。为了能持续地放出核能,匈牙利物理学家西拉
4、德最先考虑了链式反应发生的可能性。1939 年约里奥居里夫妇等人，通过实验发现一个铀核(U - 235)裂变会释放出 23 个中子, 用实验证实了链式反应的可能性。1941 年12 月到 1942 年 12 月,费米领导一批物理学家在芝加哥大学斯塔克运动场的西看台下成功地建造了世界上第一座原子核反应堆发出了 200W 的电，解决了受控自持链式反应的众多技术问题，这标志着核能和平利用时代的到来。1.3 当代核能发展自人类利用原子能发电以来，核电已走过半个多世纪的历程。在经过最初十几年的试验性发展阶段之后，核电技术趋于成熟。 根据国际原子能机构公布的数据，早在 2011 年，全球在运行的核电机组共
5、442 个，具体为美国 104 个、法国 58 个、日本 54 个、俄罗斯 32 个、韩国 21个、印度 20 个。总装机 3.75 亿千瓦，核电发电量约占全球发电总量的16。 有 17 个国家或地区核发电量超过 25%。除了常规的核电站建设，近年小型核电也迎来了发展热潮。稍早前，美国能源部宣布出资 2.26 亿美元，支持努斯凯尔能源公司开展小型核电的技术研发和许可证申请，可以看出即使在福岛核事故之后，奥巴马政府对于通过发展小型核电实现其清洁能源发展目标仍寄予厚望。 中国开展和平利用核能近半个世纪以来，也取得了举世瞩目的成就。到2020 年中国投产的运行机组将是目前装机容量的 4 倍，届时非石
6、化能源占全国能源的比重将达 13%，其中核电所占比重将超过 50%。在我国未来的能源规划中，核能将扮演更为重要的角色，2. 核能的优势与缺陷2.1 核能的优势核能发电最大的优势就是我们所认识的，能量巨大。它以少量的核子燃料即可产生大量的能量。低浓缩铀 1 吨具有相当于约 5 万吨的重油之能量。除此之外，核能发电的优势还有以下几点： 1、污染低。核能发电的方式是：利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电。核能发电不会排放巨量的污染物质到大气中，不会造成空气污染。尤其是同火电站相比，核能发电不会产生地球温室效应的“罪魁祸首“-二氧化碳。核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性
7、污染也比烧煤电站少得多。 2、从燃料资源上而言，地球有望供应。世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，全球铀的储量约为 417 万吨。地球上可供开发的核燃料资源、可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。 3、运输方便、成本低。核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。例如，核电厂每年要用掉 80 吨的核燃料，只要 2 支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，需要 515 万吨，每天要用 20 吨的大卡车运 705 车才够。2.2 核能的缺陷1、 要产生核能必须完成核裂变链式反应。核裂变一旦失去控制，就会产生对人体和环境有巨大危害的中子和放射
8、性物质。全球已经发生了数起核泄露事故，对生态及民众造成了巨大伤害。有些环保人士就认为，和其他可再生能源相比，核能并不是一种安全的能源。 2、 使用过的核燃料，虽然所占体积不大，却具有极强放射性，一旦处理不当，就很可能对环境生命产生致命的影响。刚从核反应堆出来的核废料可在不到一分钟的时间内致死。核废料的放射性不是一般的物理、化学或是生物方法可以消除的，只能靠其中放射性核素自身的衰变而减少。而这些放射性核素的半衰期长达几万甚至几百万年，所以这个过程是非常漫长的。随着全球核电站的数量不断增加，核废料对自然环境的威胁越来越大。如何安全永久地处理核废料将是全球科学工作者面临的重要课题。8 3、核能电厂投
9、资成本太大，电力公司的财务风险较高。另外，核能发电热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重。 4、兴建核电厂较易引发政治歧见纷争，由于核能的使用本身就具有争议性，对于国内来说，容易引起人们对政府的不满以及增加人们的恐慌，核电站的兴建有时要求人们背井离乡，不得不离开自己的家园，还会环保人士和政客之间的分歧。对于国际形势来说，还会导致各国之间的关系的紧张。 5、核武器巨大的杀伤力让人不寒而栗。这就对那些没有核武器的国家产生了巨大的威胁，对全人类的和平发展产生了巨大的威胁。就我国周边朝鲜拥有核武器使得朝鲜半岛的平衡被打破。除此以外，南亚是另外一处核战争的火药桶
10、。印度、巴基斯坦双方事实上存在“安全两难”困境，使得南亚地区仍可能因为对抗失控，引发核战争。另外核武器试验的沉降物也是放射性污染的重要来源增加了社会不稳定因素。3.核事故及整治3.1 切尔诺贝利事件切尔诺贝利核事故是一件发生在苏联乌克兰切尔诺贝利核电站的核子反应炉事故。该事故被认为是历史上最严重的核电厂事故，也是国际核事件分级表中第一个被评为第七级事件的事故。1986 年 4 月 26 日当地时间 1 点 24 分，切尔诺贝利核能发电厂 4 号反应堆发生严重泄漏及爆炸事故，大约有 1650 平方千米的土地被辐射。后续的爆炸引发了大火并散发出大量高辐射物质到大气层中，涵盖了大面积区域。这次灾难所
11、释放出的辐射线剂量是广岛原子弹的 400 倍以上。事故导致 32 人当场死亡，上万人由于放射性物质的长期影响而致命或患的重病，至今仍有被放射影响而导致畸形胎儿的出生。爆炸发生后，并没有引起苏联官方的重视。在莫斯科的核专家和苏联领导人得到的信息只是“反应堆发生火灾，但并没有爆炸” ，因此苏联官方反应迟缓。在事故后 48 小时，一些距离核电站很近的村庄才开始疏散，政府也派出军队强制人们撤离。当时在现场附近村庄测出了是致命量几百倍的核辐射，而且辐射值还在不停地升高。但这还是没有引起重视。事故后 3 天，莫斯科派出的一个调查小组到达现场，可是他们迟迟无法提交报告，苏联政府还不知道事情真相。终于在事件过
12、了差不多一周后，莫斯科接到从瑞典政府发来的信息。此时辐射云已经飘散到瑞典。苏联终于明白事情远比他们想的严重。之后数个月，苏联政府派出了无数人力物力，终于将反应堆的大火扑灭，同时也控制住了辐射。但是这些负责清理的人员也受到严重的辐射伤害；原因之一为遥控机器人的技术限制，加上严重辐射线造成遥控机器人电子回路失效，因此许多最高污染场所的清理仍依赖人力。火灾扑灭后，接下来担心的是反应堆核心内的高温铀与水泥融化而成的岩浆熔穿厂房底板进入地下，苏联政府派出大批军人、工人，给炸毁的四号反应堆修建了钢筋混凝土的石棺，把其彻底封闭起来。苏联政府把爆炸反应堆周围 30 公里半径范围划为隔离区，撤走所有居民，用铁丝
13、网围了起来，入口设有检查站，隔离区内只有定期换班的监测人员与切尔诺贝利核电站其它三个还在发电的核反应堆工作人员。特别是与爆炸的四号反应堆在同一主厂房建筑物内，两座反应堆中间共用排放放射性废气高烟囱的三号反应堆，又正常工作了 19 年。事故二十周年后，四号反应堆的石棺外表面的照射度仍有 750 毫伦琴，远高于 20 毫伦琴的安全值，加固石棺的焊接工人工作两个小时就要轮换。隔离区内的平均照射度仍大于 100 毫伦琴。3.2 福岛核电站事件2011 年 3 月 11 日下午，日本东部海域发生里氏 9.0 级大地震，并引发海啸。位于日本本州岛东部沿海的福岛第一核电站停堆，且若干机组发生失去冷却事故，3
14、 月 12 日下午，一号机组发生爆炸。3 月 14 日，三号机组发生两次爆炸。日本经济产业省原子能安全保安院承认有放射性物质泄漏到大气中，方圆若干公里内的居民被紧急疏散（疏散范围一直在扩大） 。 日本福岛第一核电站位于福岛县双叶郡大熊町沿海。福岛第一核电有 6台机组，1 号机组 439 兆瓦，为 BWR-3 型机组，1970 年下半年并网发电，1971 年投入商业运行；2 号至 5 号机组为 BWR-4 型，784 兆瓦，1974-1978年投产；6 号机组为 BWR-5 型，1067 兆瓦，1979 年投产。六台机组在同一厂址，全是沸水堆，均属于东京电力公司。以上叙述看似数据罗列，但是为事故
15、埋下了第一个伏笔：一号机已经运行整 40 年了，退休正当时。 此事故给我们带来了很多教训： 1、关于采取何种措施的问题。在整个过程中，操作员一直在采取比较保守的冷却方式。虽然有机会，但是直到爆炸发生也没有向堆芯内注入硼水。一方面是不希望反应堆就此报废，一方面是对反应堆的承受能力抱有侥幸心理。客观的说，操作人员在最大限度的保护反应堆，但是没有在最大限度上保护公众的安全。有人说这次事故是东京电力公司见利忘义的人祸，从这个角度讲，不无道理。 2、关于退役年限的问题。到今年 3 月 26 日，福岛第一核电站一号机组即将迎来他的商运 40 周年纪念日。按说，四十年也就意味着核电站的寿终正寝，但是东京电力
16、公司考虑到经济利益，决定一号机组延寿二十年。而且讽刺的是，今年 2 月份，刚刚拿到了延寿批准。 虽然事故发生在 40 年寿命之内，和延寿无关，但此次事故为正在延寿或即将延寿的核电站敲响了警钟。因为毕竟，由于设备老化问题，一号机组近几年事故不断。 3、关于在役核电站冷却方式改进的问题。目前在役二代核电站，包括在建的三代 EPR 和已经投产的三代 ABWR，事故后无一例外都需要应急柴油机来做安全保障。而现役核电站，包括中国的二代加，柴油机都是低位布置，甚至把油箱还放在地下，大都无法抵御海啸袭击。且不说海水退后电缆的绝缘问题，单是一台进了水的柴油机就够人头疼的了。而柴油机不可用，往往也意味着离堆芯过
17、热超压不远了。虽然把现役的电厂都改成非能动在技术上完全不可能，但是可以考虑增加其他冷却措施，或是增加备用电源。 4、关于辐射监测的问题。不知和中国一山之隔的海参崴有没有辐射监测站，但是，离中国直线距离最近的吉林延边和黑龙江牡丹江好像是没有的。长春和沈阳有，但如果大城市监测到似乎有点晚了。朝鲜核电站投产似乎也不远了，某些边境增加辐射监测点还是很有必要的。5、关于外部救援的问题日本核电站事故。虽然日本本土大部分核电站自顾不暇，但是美国的核航母发挥了比较大的作用。目前中国虽然核电站众多，但是堆型众多，所属公司之间交流甚少。如果某个核电站发生事故，能否组织其他核电站有序有效的救援，仍然是一个比较严峻的
18、问题。 这次事故对世界核能产业的影响会是相当深远的。首先，世界各国反核示威增加。核电发展进程受到阻力（虽然可能不会影响某些国家的发展速度）。其次，民众的辐射防护能力进一步加强。第三，世界核安全历史被改写。福岛核电站将和三里岛和切尔诺贝利一起，被印在新版核电教科书上。第四，世界核安全监管体系进一步加强，新建核电站的防护等级进一步加强。3.3 实现核安全所谓核安全是安全问题的一个特定领域，对象是核能的利用，目地是使放射性释放的潜在风险控制在一定范围，并符合和满足核安全管理政策和法规要求。 核安全具有全局性、动态性、适度性和均衡性的事实是众所周知的。所谓全局性体现在核电厂的运行是瞬态的，其运行能力与设计、建造和管理各方面密切相关，只有把握住有机的整体，才能保证核电厂的安全；动态性即随着人们对核的认识越来越深刻，公众对核安全要求亦越严格，因此需要不断完善核安全监管机制和制度，核设施运行状况也是在不断变化着的，需要管理者具备随机应变的能力。适度安全是指从设计到运行管理的安全措施应该以当前社会的经济和大众的心理承受能力为限，并非要求越高越好。所谓均衡性是指核安全与其他工业活动的风险控制，应从社会总风险的层次上把握，有一个适当比例的风险接受标准。 我们把握核安全问题的本质、统领核安全工作应该从下面几个方面做起：
