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中国核电大跃进引发安全争议

时间:2022-10-30 11:54:02 来源:网友投稿

不经意间,中国已然夺得全球在建核电规模的头把交椅。

近乎包揽大陆核电站施工的中国核工业建设集团公司总经理穆占英2010年3月10日表示,到今年底,中国在建的核电站核岛将超过30台。今后几年,中国每年将新开工建设6到8台百万千瓦以上的核电机组,另有6到8台近似规模的核电机组开始发电。

2010年4月12日和13日,全球目光被聚拢在40多个国家领导人或代表参加的核安全华盛顿峰会上。就在一个月前的3月8日和9日,这些国家的代表,被法国、OECD组织、国际原子能机构邀请聚集到了巴黎,参加一场名为国际核能民用的峰会。

在过去的2009年,欧洲成功地扭转了世界政治格局方向,由此前的被石油决定转向锁定为被气候决定。之后,挟哥本哈根之势,老欧洲跃起再接再厉,迅速将气候减排与核能发展划上等号,进而推出核能复兴与扩张议题。

欧洲的气候意识形态,促使中国对核电发展规模做出调整。据悉,2007年出台的国家核电发展规划,将于今年4月向国务院高层提交修订版审议。

施工中的浙江三门核电厂

“我可以告诉你一个确切的数字,到2020年中国核电规模将达到7500万千瓦以上。”国家能源局政策法规司司长曾亚川说。而在2007年时确定到2020年目标是4000万千瓦,占全国电力装机容量的4%。

“主要2007年制定的规划没有考虑到气候问题这么严重。到2009年总书记在出席纽约G20峰会时提出中国到2020年非化石能源占一次能源消费比重提高至15%的承诺。这势必要修改。”曾亚川表示。

欧洲给了中国核电发展提速的外部压力和机会,而美国则提醒中国注意另一面。

针对全球的核电狂欢,美国主导的核安全峰会,要求各国和国际社会公布应对恐怖主义威胁的工作计划。这也使与会的中国除了既有核安全监管体系建设外,需进一步制定核保卫计划。

美国布鲁金斯学院中东研究中心主任卡内思·布拉克解释,核安全关心的是管理控制放射性的意外照射,而核保卫关心的是控制接触放射性材料或核装置,即有效预防、阻止及成功防卫有预谋的个人或群体接近预定的核设施目标,以免造成导致放射性外泄的破坏。

美国三里岛和前苏联切尔诺贝利核电站的严重灾难,早已使公众“谈核色变”。随着核电站与人们生活空间的空前拉近,核燃料采掘、加工、运输,核电站选址、设计、建造、运行、处置和退役等各个环节,人们担心,一着不慎,都会使核与核辐射冲出“潘多拉之盒”,造成满盘皆输的局面。

“这个问题处理好了,我们核电就不会出现大起大落的问题。如果处理得不好,比如,建设当中出现重大的质量问题、运行当中发生与安全相关的重大事件,那么就可能使得我国核电的建设速度受到影响,起码会停下来看一看。”中国核能行业协会理事长张华祝说。

中国核电大跃进,核安全风险如影随形。

2万吨天然铀的需求

核电的产业链条,是围绕一块块铀矿石展开的,而人们对核安全的关注贯穿铀应用的全过程。

铀矿石是一种光泽金属,稍软于铜,具有很好的延展性,比重接近黄金,因含有β放射性、α放射性、弱γ放射性,在黑暗中熠熠生辉。铀矿石含有各种成分,其中铀-235可用作核能发电,但铀矿石里的铀235富集度仅为0.714%,而最常见的压水堆核电站核燃料采用的铀里边,铀-235的富集度为3%。

富集度的提升,需要对铀矿石进行精选、碾碎、酸浸、浓缩、制成铀棒等程序,从而参与反应堆工作。精选、碾碎是个野外恶劣环境的作业。铀矿开采时产生的含放射性物质废矿石有几千万吨,核矿渣有几千万吨,过去这些矿渣并未得到完全有效处置。本刊2005年第5期刊发的《甘肃废弃铀矿的核辐射之祸》一文曾经报道甘肃一些铀矿存在矿废水、废弃矿石的辐射污染问题。

环保部核与辐射安全中心一位研究员介绍,目前还存在的一些问题是铀矿井下通风防护条件较差,矿工个人辐射剂量偏高。此外辐射防护仪器过分依赖进口,国产设备现场应用性能较差,现场适用的国产化辐射防护设备较为缺乏。

铀矿石开采出来后,即进行铀浓缩工序。中核陕西铀浓缩公司(中核405厂)、中核兰州铀浓缩公司(原中核504厂)是中国主要铀浓缩工厂。截至目前,中国铀浓缩一切平安。不过,兰州铀浓缩厂高级工程师荆永宇有一丝担忧,他曾对兰州铀浓缩厂的安全应急系统做过调研,发现应急监测设备大多老化,数量少,也没有从事应急工作的专职人员。

铀浓缩后是转入燃料组件制造。其中,位于内蒙古包头市的中核北方核燃料元件公司(原中核202厂),是为秦山核电有限公司两座重水堆核电站、山东石岛湾高温气冷堆核电站等提供国产燃料组件。坐落于四川省宜宾市的中核建中核燃料元件公司(JNF),是中国最大的压水堆燃料元件制造基地,负责提供中国所有二代和二代半压水堆所需的燃料元件。而为中国第三代先进核电AP1000提供核燃料元件的企业是“中核包头核燃料元件股份有限公司”,于2008年5月组建。

核燃料组件制造,首先是将浓缩铀制成直径1厘米、高度1厘米的二氧化铀陶瓷圆柱体芯块。这可以使得核裂变产生的放射性物质98%以上滞留在陶瓷芯块中。

之后,几百个芯块重叠在一起装入直径1厘米、长度约4米、厚度为1毫米左右的细长锆合金材料套管内。每立方厘米约重19克,看起来象接力棒模样的一根铀棒,有十来公斤重。

2006年9月28日,中国科学院等离子体所的“人造太阳”实验装置首次建成,其成功运行为国际热核聚变实验反应堆计划做出重要贡献,该计划被称为人类最终解决能源危机的最大希望。“人造太阳”可提供清洁能源而产生更少放射性废物。

燃料棒套管需密封,里面不能留有任何空气。套管自身也不能有任何质量问题,如果在核电站高温反应中出现裂缝,会造成辐射渗出到反应堆的冷却水中,经水循环给核电站带来重大危险。

由于锆合金材料的防护,没有达到临界(所谓进入临界状态,就是用中子轰击铀235原子核,打开原子核的结合力,一部分铀-235原子核吸收中子而发生裂变)的铀棒放射性很弱,即使放在手上捧一阵子也没事。为人熟知的电影007系列,里面多个场景是邦德与反派人物赤手抢夺铀棒。

一个100万千瓦核电站所用燃料组件为一个高近4米的长方体。每个组件一般由264根铀棒、24根控制棒导向管、一根仪表管,共28g根管棒以17×17的方式排列而成。一座核电反应堆内一般一次装入约150多个燃料组件,共约几十万根核铀棒。

至于每制造100吨铀燃料组件排放的放射性,中核建中核燃料元件公司外宣负责人向记者介绍,仅约为10万千瓦煤电厂一年烟气释放放射性的百分之一。

不过,中国所需铀不是个小数目。环保部核与辐射安全中心一位研究员测算,以202C年中国核电总装机容量达到8000万千瓦左右计算,天然铀年生产能力需要达到2万吨,铀浓缩分离年产量为1.26万吨分离功,燃料组件制造年产量为2000吨铀。

24小时管控核电站

发展核电站着实太具诱惑力。

1公斤铀235发生完全裂变时产生的能量约相当于燃烧2700吨标准煤或200吨石油产生的能量。一座100万千瓦火电站,每年要烧掉200万吨标准煤,要用100列40节车皮的列车运输,同时还要运走40万吨灰渣。而相同容量的核电站每年只需要30吨核燃料,只要一节火车皮就能拉走。

但核电站又无法回避“临界和放射性物质泄漏”这两个核工业特有的风险。以至于大亚湾核电站当年一投产,附近居民一度不敢再吃大亚湾的海产品,本港人士在靠近大亚湾的岸边还特别建立了放射性监测站,修了核医学诊所。

对核电站的不安全感,源自于人们对原子弹触目惊心的威力难以忘怀。不过,恐惧也让人们忽视了核应用的两种机制截然不同。

原子弹使用的是近100%的高浓度铀-235,是一种不可控的链式裂变反应装置,引爆后,巨大核能是在极短时间内释放出来,发生不可控的核爆炸。而核电站所用的是一个由2%-4%低浓度铀且可控制的裂变链式反应装置,使能量缓慢释放,并及时被冷却水带走,实现核能一热能的转换。

能量的控制性转换是在核反应堆内完成。核反应堆是核电厂的心脏,也是核电厂与周边环境安全之所系。

用“堆”一词,是因为反应堆是用多层金属铀块和石墨块、控制棒彼此交替堆砌而成的。控制棒所起的作用是,通过吸收中子物质多少来控制核裂变的功率。

除了控制棒的第一道安全关口外,一座反应堆里面的150多个燃料组件,是封闭在壁厚20厘米的钢制压力容器内,压力容器是耐高压的。压力容器外边,还包有一层安全壳,表现为一个高大的钢筋混凝土构筑物,壁厚近1米,内部表面加有厚6毫米的钢衬。

层层物理防护在核裂变产物和环境之间设置了屏障安全,其安全系数可能是常人难以想象的。

《凤凰周刊》记者在采访法国北部海岸的Flamanville第三代核电技术EPR核电站时,阿尔斯通公司核电部副总裁菲利普·安格拉雷告诉记者,即使飞机撞到核反应堆安全壳上爆炸,或者被2个洲际导弹打击,安全仍然没问题。

桃花江核电站是中国首个内陆核电站,采用的同样是第三代核电技术AP1000。桃江县信息中心2009年回复社会安全疑虑时称,桃花江核电站发生核泄漏的概率相当于一颗陨石落到某个人头上的概率。

不过,中国核设备设计和制造长期只能依靠国际通用规范标准,由于不是正式转让技术,对相应规范标准的消化吸收难以到位,以致核承压设备设计、制造和安装等活动质量难以保证。

更重要的是,技术与设备安全与否,要看操作手是否严格和能否及时发现问题。

张华祝发现,近些年一些核电公司出现了重建设轻运行的现象,随着建设项目全面铺开,运核电厂的很多管理骨干、运行骨干被调离核电厂。

“在这种情况下,政府部门、集团公司及其营运单位和协会都关心这会不会冲击核电厂安全运行的体系和制度。所以去年12月,国家能源局与国家核安全局联合主办了一次经验交流会,以此提醒参与核电建设和运行的单位严格管理。”张华祝说。

环保部核与辐射安全中心一位专家近期给行业内授课时直陈,有些核电站的建造过程中,抢进度影响了工程质量,造成严重安全隐患,隐瞒工程重大质量问题,不及时向监管当局报告。秦山二期2号堆压力容器严重的焊接质量事故、田湾核电厂多个重大不符合项都显示质保体系不健全,有章不循。大亚湾核电站曾出现控制棒落棒时间的严重超差,因不能满足安全要求被迫停堆百余天,损失超过1亿美元。

另外,环保部核安全司提供数据显示,2008年大陆运行核电厂共报告运行事件17起,设备故障占44%,人因失误占33%,设计问题占11%,安装质量占6%,程序错误占6%。造成的后果,非计划停堆占41%,安全功能降低占35%,设备不可用占18%以及其他方面占6%。

所幸,这些均为0级事件——核电厂事故分七级,七级为最严重的级别。

为消灭各种可能的风险,每个核电站建立开始便伴有一套由政府派驻的独立安全监管体系。

核安全司管理副司长周士荣说,核与辐射安全监督站人员24小时驻厂,手里拿着共计300多万字的核安全法规、标准和导则,可随时调查核电厂的任何资料、监测数据,督促核电站严格操作和监测有关辐射剂量。

只要核电站一切环节无误,那么据业内的共识,核电站周围居民每年接受到的照射量只有0.3毫雷姆,仅相当于进行一次X光胸透的辐射剂量。而火电站附近的居民因烟尘中的放射性元素而每年接受的辐射量为近5毫雷姆。

后处理技术落后

每个核电站,运行中都有一套三废安全处理系统。通过在线监测,将含有辐射的循环水、叶轮、蒸汽、废料、衣服、鞋帽、手套、废气、废水、废固等进行处理,有些可以满足标准进行排放。另一些则需要打包、压缩、储存起来,达到一定数量后运出核电站。

其中最棘手的是高放射性的乏燃料。

核反应堆燃料经过一个时期工作,裂变物质已经部分消耗,裂变形成的毒性产物在材料中积累,已不能继续有效地维持链式反应,这些乏燃料需要从核反应堆内卸出。一个核反应堆一般每年更换三分之一的核燃料棒。

乏燃料依然有着比天然铀更高的放射性,卸出后,首先需将其贮存在与反应堆压力壳毗邻的乏燃料贮存水池中,以便乏燃料冷却和放射性衰减,然后运到特定的后处理厂。

依据2020年8000万千瓦核电的计划,环保部核与辐射安全中心专家测算,中国大陆届时乏燃料量将达近1000吨,乏燃料贮存和后处理预计需建成约8000吨铀的乏燃料贮存水池和年产1600吨铀的商用后处理厂。与此相应,相当于每年将有约80至120容器次的运输,核电站乏燃料运输所需的大型容器数量至少40台。

这些庞大数字意味着到那时,当前看来还不太紧迫的乏燃料储存空间和后处理能力,将直接影响着中国核电的整体发展战略。

瑞典核燃料和废物管理公司S.Engstrom认为,全球核电复苏能否成功,一个先决条件是乏燃料的安全处置。

对待乏燃料,国际上形成两派,美国出于核不扩散考虑,主张直接深埋。但由于永久性深埋地址的确定和使用需要几十年时间,目前只能暂时贮存。美国德累斯顿核电厂沿伊利诺斯河上游建立了20多个竖立在中西部平原上的20英尺高的灰色不锈钢筒仓。每个里面装了约有13吨的高放废物,由于每年要产生近48吨的废物,这些室外贮存装置的体积将被迫不断加倍。

而法国、日本则走循环利用路线。经过后处理工艺,铀、钚的回收率可达99.75%,中核集团核燃料部主任李广长说,这样使得最终处置废物的放射性毒性降低一个数量级,所需固化埋藏的体积也变得很小了。

日本的乏燃料交由法国来处理,先是经由长长的陆海通道运至法国,处理完后有用物质与废物再一同运回日本。这种高放射物的半环球旅行,总激起国际人士的沿路抗议。

中国乏燃料的处理也确定走循环利用之路。

目前,乏燃料后处理的任务由位于甘肃的404厂承担。1986年8月14日,李鹏提出“把404厂建成我国后处理基地”。1987年7月,大陆第一座动力堆乏元件后处理中间试验厂兴建,并于2003年9月正式接收大陆第一批核电站乏燃料元件。

不过,“接收的乏燃料,基本放在那儿,还没正式进行后处理”,一位知情人士说:

核燃料后处理过程与一般的水法冶金过程最大差别是它具有很强的放射性和存在发生核临界的危险。这对处理技术提出了苛刻要求。而与核电技术相比,大陆乏燃料处理技术更为落后,并一度陷于停顿。

国家核电技术公司董事长王炳华告诉《凤凰周刊》记者,中国后处理技术采取两条腿走路,一条是与法国合作,正在谈;一条是自己发展,中国核工业研究院正在研究。

与法国合作的是中核集团,目标是建成大型核燃料后处理厂统一处理全国的核电站产生的乏燃料。

李广长是与法国谈判合作建后处理厂的参与者之一,他说,双方价格还没谈拢。

乏燃料从华东华南沿海运抵西部甘肃,路途遥远。运输于是成为核安全的另一环节,

2003年开始的乏燃料运输,走的是公路,从2003年到2009年间,环保部核安全司核燃料与运输处的潘苏称,放射性物品运输有国家标准,但没有行政法规的支撑,标准无法全面执行。

由于没有行政规范,放射性物品运输包装容器设计、制造环节一度缺乏政府监管,直接导致包装容器的性能和制造质量存在较大不确定性。另外还存在对运输活动环节的重复管理,多头审批,甚至拒运现象,

直到2010年1月1日,大陆实施《放射性物品运输安全管理条例》,这一切得到改进。

乏燃料经过后处理,成为废物,它与核电站其他含有辐射的废物,都需要最后埋藏这些废物中99%属于中低放废物,处理起来相对容易。而剩下的1%高放废物含有多种对人体危害极大的高浓度放射性核素,其中一种被称为钚的核素,只需摄入10毫克就能让人致死,其毒性尚不能用普通的物理、化学或生物方法使其降解或消除,只能靠自身上万年的放射性衰变慢慢减轻危害。

低中放废物采用区域处置,高放废物处置则集中处置。

环保部核与辐射安全中心研究员许明霞介绍,目前大陆低中水平放射性固体废物处置场的建设和运营都滞后于核电发展。低中放废物处置场确定的只有两处:甘肃西北处置场容量是20万立方米,第一期2万立方米;广东北龙处置场容量是6万立方米,第一期是1.5万立方米。

但其他地方选址仍没有敲定下来,处置场建设规划、处置场运营机制和收费标准也无踪迹。

为此,中国工程院院士叶奇蓁称,各大电力集团和地方政府对核电厂建设积极,但对在本地区建设处置场却不积极或表示明确反对。缺乏对主管部门、审管部门、地方政府及核电厂业主所担责任和义务进行有效问责的机制。

据测算,到2020年每年全国将有8000立方米的核废物需要运输处置。环保部核与辐射安全中心一位研究员对记者表示,华东地区是核电站的聚集地,华东地区中低放废物处置场的建立应该马上提到日程上来,否则难以满足核电厂内放射性固定废物暂存不超过5年的规定,并为回取带来极大困难。

对于高放废物的永久处置场,北京地质研究院在对华东华南西南内蒙西北和新疆等6个预选区进行初步比较基础上,已重点研究了西北甘肃北山地区,施工了6口深钻孔,根据2006年的《高放废物地质处置研究开发规划指南》,到2050年建成处置库。

后处理还涉及核设施退役问题。

已建、在建核电站的退役似乎还没摆到国人面前,但“三线建设”时期一些老核设施的历史遗留问题至今还未完全解决。

据介绍,早年建造的核设施主要考虑人防,对于技术防范的观念薄弱,因此安全标准低。加上设备老化陈旧,有的超期服役,安全隐患多。1990年代,国家启动了军工核设施退役和废物治理专项计划。但一位官员坦言,由于军工核设施种类多,分布分散,地处偏僻,技术落后,人才严重缺乏,监管难以—下到位,目前还未从根本上消除潜在危险,仍有大量积存液态废物处于暂存状态。

其中,核工业北京地质研究院副院长王驹说,造原子弹氢弹产生的一些高放废物,现在就是废液存在,将来要变成固体最终处置。

据悉,中国军事方面的核废液大约1000到2000立方米。“需要若干年才能处理完成”,一位官员告诉记者。

挑战监管能力

核产业,其天使与魔鬼的身份突变,系于各环节的操作生产者,更系于背后的安全监管系统。

在前水利部部长汪恕诚看来,目前地方政府和电力集团投资和建设核电的热潮空前高涨,“出现了过热的倾向”。

仅从建设能力,穆占英的公开表态是,“每年同时在建40台核岛,都没有问题”。但生产、建造、排放环节的膨胀和加速,却对监管系统呈泰山压顶之势。

“如果扩张过于迅猛,必然引发人力资源分配、国产化战略推进、核安全监管安排等方面的深层次结构性矛盾,进而威胁核电的建造质量和运行安全。”核与辐射安全中心一位研究员说。

曾任泰山二期联营公司董事长的李永江曾发现核安全局往往为了一个评审,周六周日搭进去,晚上也搭进去,“很多关键性的评审,人家晚上就在办公室开会,开到9点、10点”。

李永江在去年和今年的全国“两会”上呼吁,核安全监管一定要跟上核电发展迅猛势头,不跟上就要出问题。

前述的核与辐射安全中心研究员介绍,多年来政府把钱花在工程项目引进国外设备上,在核安全方面投入甚少,核安全队伍萎缩,一旦核电建设出现重大质量事故,主要靠外方解决。

加之,泰山一期二期之后长久未建核电站,导致其所形成的设计和核安全监管人员多数已退休或流失,数量不足,年轻从业人员普遍缺乏实际经验。

数据更为真实。承担核电站审评监督工作的环保部核与辐射安全中心,1990年能满足每机组监管人员33人,达到国际平均数;2004年每机组9人,与国际相比差距显著;2008年每机组为6人,差距拉大;2009年每机组3.8人,呈现恶化趋势。

核安全编制长期只有300人的环境保护部为此向国务院建议,直属的技术体系编制须扩展到1300多人。2010年中编办终于给核安全系统下拨了数百名进人编制。

2009年12月21日,人民大会堂,法国总理富朗索瓦费永(左二)与中国国务院总理李克强共同出席台山核电站中法合资项目启动仪式。

可以进人之后,是要找人。对此,核安全局放宽进人标准,学火电厂的人可以招考进来;不是核专业的人,工作一年后,委托中广核大亚湾进行脱产培训;还有一批人,是进入清华大学工程硕士班培养。

与人才匮乏相互作用的,还有经费严重不足。环保部核与辐射安全中心主任田佳树手上一组数字显示,2009年中国有42台核电机组,核安全监管年度预算仅为9800万元人民币。法国59台核电机组,年度预算为5.8亿美元。日本有59台核电机组,年度预算为4亿美元。美国有104台核电机组,年度预算为8.2亿美元。“面对当前和今后任务,经费至少应增加10倍以上。”核安全局一位官员说。

前述核与辐射安全中心研究员认为,由于经费不足,核安全中心以外的技术后援队伍失散,核安全监管的科研项目基本停顿,监管业绩的评估和改进受到影响。“如果国家不及时采取相应政策,各相关部门不协同解决这些问题,核安全监管部门恐难胜任其被赋予的职责。”

中国核电向“2020高地”跃进式狂奔,刺斜里所抛下的是一抹长长的核安全阴影。

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