书城科普读物百科知识-科学百科-核能史话(科普新课堂)
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第23章 核电的发展过程(2)

世界核电工业之所以发展迅速,主要因为它具有较强的经济竞争力、环境污染较小、燃料丰富三个优点。在权衡利弊时,从现代的观点来看,无论如何,利还是大于弊。

目前,人类对核燃料即铀资源的勘探工作还十分有限。

但是根据已经发现的天然铀矿,如果用于核发电,足可以使用几千年。

1986年的另一项重要科技成就是,日本金属矿业团在濑户内海的秀川县成功地建造了世界上第一座用海水提铀的工厂,这座于4月下旬投产的提铀厂年产10吨铀。海水提铀的工业化,为人类开发海水中数十亿吨铀储量迈出了可贵的第一步。

如果将这项储量考虑在内,那么,广阔的海洋几乎成为核燃料取之不尽的宝藏。

1986年是核工业有沉痛教训的一年,也是获得很大成就的一年。

自核电站问世以来,由于工程技术的不断改善使核电站的运行性能不断提高,运行的安全可靠性日趋完善,事故发生率也在下降。这就使得核电站的时间利用率和负荷明显提高,进一步显示了核电站的经济效益和它在各类发电系统中的竞争能力。

诚然,核电技术的先进性和可靠性是确保安全的重要因素,但实行严格的科学管理同样也是确保安全的重要因素,这是人们从这场切尔诺贝利核事故中应该吸取的严重教训。

安全设备的日趋复杂化,促使我们必须把希望寄托在一系列复杂设备运行的安全无误上。那么能不能建造出包含内在安全因素的核反应堆呢?回答应该是肯定的。

瑞典研制成功的“内在过程绝对安全”反应堆就是具有代表性的新型反应堆。它的设计思想是:即使初级冷却系统失灵,堆芯仍能冷却下来。内在安全能保证不用复杂的安全设备,反应堆仍然能安全运转。

核电站的充分安全问题并非是不能解决的。

不可否认,切尔诺贝利事故对核电发展带来某些消极作用。然而,这并不能否定核电的优点。回顾核电的发展史,尤其是从世界性能源发展的长远观点看,核电站的发展前景是美好的。随着工程技术和管理水平的不断改善,必将给核电工业带来新的生机。

我们不妨再就日本的情况来说,这个国家非但没有停止发展核电,而且还着手制定了面向21世纪的核电长期战略计划,并以每年投产两座核反应堆的速度增建新的核电站。

原因就在于日本已拥有一整套安全防护对策。

日本的安全对策是在“没有安全也就没有原子能利用”

的前提下,从原子能发电设备的多重保护设计、国家制定严格的发展原子能发电的安全规则、原子能发电企业采取万全的运营措施、提高操作人员的素质、减少人为的失误、加强地方居民对核电站安全运转的监督和关注为内容,构成一套完整的安全防护体系。

日本在技术上把核反应堆运转过程中在堆内产生和积存的放射性物质全部密封起来,以免有害气体外泄。即使在运转过程中发生事故,也能把放射性物质封闭起来而不影响周围居民的安全。

他们实施多重防护主要包括:

(1)防止发生异常的对策:要求核发电系统在设计上必须留有足够的安全系数,选用的设备和材料必须保证质量,对施工质量也要有严格的要求和验收,发电系统中还配有在部分机器出现异常时能自动确保安全的“安全系统”,和一旦出现操作失误能确保整个系统安全的“连锁装置系统”。

对投入运转后的核反应堆和涡轮机实施严格的定期检查。

(2)防止异常事故扩大对策:主要是在设计上配有一套能够自动检测,早期发现多种异常并使核反应堆紧急停止,自动消除余热的系统。

(3)防止放射性物质泄出的对策:配有一套出现异常时使用的反应堆堆芯冷却装置,它由高压注入装置、低压注入装置、反应堆堆芯喷雾器等系统构成。

日本政府不但订有各种核发电安全对策的规章制度,而且对核电站从设计、兴建到投产后的安全运转都实施积极的监督和干预。设计阶段,通产省首先听取各方专家对所设计核反应堆的安全性进行充分论证,然后由通产大臣发放准许制造的许可证。建设阶段,在对工程设计、施工方法和内容进行认真的审查之后,由通产省授予准建权。一个核电站竣工而未投入运转之前,通产省将对它进行严格的验收。

此外,对管理操作人员也进行严格的挑选和训练。新人进站后,首先要在有经验的操作员的指导和监督下见习一年,然后到操作训练中心参加标准训练课程的学习,才可担任辅机操作员。工作五至六年后,辅机操作员才能作为主机操作员走上关键技术岗位。具有六至七年主机操作员经历,并通过了国家考试者,才有资格被选拔为运转负责人。此外,主机操作员每三年需接受一次运转训练中心的模拟训练,辅机操作员每年需接受三次模拟训练。

为加强核安全的研究,完善核安全对策,日本科学技术厅决定,在核安全委员会内设立核事故分析专门机构。

核事故分析专门机构的任务是,研究如何从组织上保障核设施的安全,经常重新估价安全措施的可靠性,以防止重大事故发生。此外,这个专门机构还要制定紧急情况下的人员撤离方案,对引起事故的错误操作原因进行综合研究。

为加强核安全管理和防范措施,日本科技厅要设立两个咨询系统,一个是国外核事故可能造成对日本污染的预测预报系统;另一个是能够在核事故发生后及时提供切实可行措施的紧急技术建议系统。

预测预报系统以气象数据为依据,要能测出距日本2000~3000公里以内地区的核辐射剂量。紧急技术建议系统要掌握国内所有核成套设备的管道线路图和其他数据,在非常情况下根据这些数据,及时提出如何防止事故扩大及减少放射性污染等技术性建议。

日本科技厅认为,这些机构虽然是一种咨询性质的机构,但是他们可以协助核安全委员会,迅速地为国家制定有效的应急对策。

前苏联切尔诺贝利核电站发生事故后,日本更加清醒地认识到进一步强化安全对策的重要性。他们进一步充实完善国家有关发展核电的各种规章制度,使核电技术标准更加完善。国家对核电站实行有效的监督、管理,制定新的核反应堆的投产、废弃的规定与措施,制定与核燃料循环相应的技术标准。国家还建立专门的机构使安全检查制度化。加强核电企业的管理机能,把确保安全作为企业经营最重要的一环。

日本还开展“官、民、学”三位一体的研究体制,积极推进新的核发电技术和安全防护技术的研究,要做到防患于未然。同时还考虑应急状态下的防护措施,如发展专用机器人。

日本能做到的事情,别的国家也可以去做。核技术终将会成为一门可以使人完全放心的安全技术。

前苏联切尔诺贝利核事故这种坏事正在被各国认真总结教训,逐渐转变为推动本国核电事业健康发展的好事。他们完善了各种有关核能的法规,规定了核能委员会的职能、核能使用部门的职能和监督机构的职能。

在核能领域,由于切尔诺贝利的震动,1986年成了十分活跃的一年,我们国家还派出记者特意对西欧的核电部门进行考察访问。由于德国核电事业无论在经济技术方面还是设备安全、管理严格方面均堪称楷模,记者对德国核电事业作了一番巡礼,向中国读者提供了许多可作形象思维的感性材料。

对德国来说,“除了核电之外,没有别的选择”。

从德国的经验来看,核电除了清洁价廉之外,还有两个被我们曾经忽视的好处:一是推动高技术工业发展,带动相关部门同步发展;二是锻炼一支高水平的科研和建设队伍。以生产电力的多寡和运转率为标准,世界前七位核电站全部在德国。德国核电站以其经济效益高、设备可靠和人员专业化程度高著称于世。

德国的核电事业为人们展示了一个十分可信的现实,事实胜于雄辩;核能的高效及安全,只要人们严肃认真地对待,是可以做到的,是切实可行的。

目前,国际上核电站设计专家为提高核电站的安全系数进行了深入的调查研究。研究方向大体有两个,一是探讨地下核电站的可行性,二是增补地上核电站的保安措施,尤其是对意外险情的防范措施。研究的结果无疑将导致出现更安全的核电站。

对地上核电站安全运营问题的研究,得出了所谓综合保安的设想,并具体化为一些新的设计与运营规则。这些新规则要求,核电站设计者在设计时和操作员在值班时,均应考虑和分析可能导致事故的某些意外情况。现有核电站有一套对付反应堆发生设想有可能发生的故障的技术手段,但是过去美苏核电站事故表明,核电站在运营中会出现一些意想不到的情况,所以新规则要求核电站的设计中要有能够帮助操作员,在出现意外险情时及时排除险情的技术装置。

新规则的另一个重要部分是所谓“双防系统”。现有的核电站都有一个钢筋混凝土防护罩,旨在防止反应堆出故障时其放射性物质逸出而危害附近的人畜和环境。但已发生的核电站事故表明,单有这种防护罩还不行。一旦出现未预料到的情况而罩内压力猛升至5个大气压以上,罩本身就可能失去密封性甚至被胀破(爆炸)。新规则要求核电站附设一套可确保操作员使罩内压力及时降至通常水平的技术设备,必要时操作员还可以启动防辐射的过滤装置。这就是新规则所说的“双防系统”。

地下核电站的必要性和可行性问题,已被认定,它比地上核电站更为安全,并且经济和技术上都是可行的。前苏联的核反应堆的防护罩只有16米厚,反应堆内的熔融核燃料一旦逸出而压到罩壁上,不到1小时就会把罩烧毁。在新的“核电站-88”设计中,防护罩也只能耐受46个大气压的内部压力,电缆、管道等也只能耐受8个大气压,而在反应堆核燃料熔融事故中蒸汽与氢的爆炸会产生高达13~15个大气压的压力。所以,在未能设计出“绝对安全的反应堆”之前,应将核电站建在地下。目前所说的地下核电站,是把反应堆和控制系统建在石质或半石质地层中的中小型核电站。

据分析,这种地下核电站至少可保证运营中不危害周围环境,不发生切尔诺贝利核电站那种浩劫式的事故后果,而且便于封存寿终正寝的反应堆,减轻地震对核电站的影响。

此外,把核电站转入地下还可以使核电站的建设得以在现有技术水平上得到发展,而无须等到“绝对安全”的核电站设计问世之后再发展核电事业。进一步的分析表明,把4个机组的。100万千瓦核电站反应堆和控制系统建在50米深的地下,建筑费用只增加11%~15%,但如果把关闭核电站所需费用算进去,那么地下核电站的造价比地上核电站还要低一些。拿2个机组的50万千瓦供热核电站来说,将反应堆设在地下的建筑费用比地上同类核电站多20%~30%,如把关闭核电站所需费用打进去,则只多4%~11%。

1995年底时全球运营中的核电站为437个。

正在运行中的核电站,规模上美国居首位,其次为法国、日本、德国、俄罗斯、加拿大。法国核电占法国电力总量的782%,核电开发几乎达到极限。

国际上的分析家早于1993年5月作了预测,认为以后10年内亚洲对核电的需求将激增。

核能开发是世界各国21世纪能源战略的发展重点。

核电这门现代高技术产业正以它强大的生命力,克服它前进道路上的种种障碍,茁壮成长,日趋成熟。