核电的安全性

清风明月

核电的安全性
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核电站与原子弹
& O! h+ V. N/ Y　　核电的安全性究竟怎样呢？为了解决这个问题，有些国家的核电站对外开放，组织人们参观。实际情况说明，核电不但是安全的，而且它的危险性比其他许多能源都小。
       核电站的反应堆不会像原子弹那样爆炸，它的潜在危险是强放射性裂变产物的泄漏，造成对周围环境的污染。
　　原子弹是由高浓度的（大于93%）裂变物质铀－235或钚－239和复杂而精密的引爆系统所组成的。通过引爆系统把裂变物质压紧在一起，达到超临界体积，于是瞬时形成剧烈的不受控制的链式裂变反应，在极短时间内，释放出巨大的核能，产生了核爆炸。而反应堆的结构和特性与原子弹完全不同，反应堆大都采用低浓度裂变物质作燃料，而且这些燃料都分散布置在反应堆内，在任何情况下，都不会像原子弹那样将燃料压紧在一起而发生核爆炸。而且，反应堆有各种安全控制手段，以实现受控的链式裂变反应。
　　在设计上总是使反应堆具有自稳定特性，即当核能意外释放太快，堆芯温度上升太高时，链式裂变反应就会自行减弱乃至停止。核电站不会像原子弹爆炸，核燃料中的有效成分是铀－235，铀－235同样也是原子弹中的核炸药，那么核电站会不会像原子弹那样爆炸呢？不必担心，绝没有这种可能性！核燃料中铀－235的含量约为3%，而核炸药中铀－235含量高达90%以上。核燃料引不起核爆炸，正像啤酒和白酒都含有酒精，白酒因酒精含量高可以点燃，而啤酒则因酒精含量低却不能点燃一样。

& |) m, {) V: Q8 t% K+ L核电站设置了四道安全屏障
       为了防止放射性物质的泄漏，核电站设置了四道安全屏障。
$ G+ O$ P) r1 |2 J. ~) L       第一道屏障是核燃料芯块。现代反应堆广泛采用耐高温、耐辐射和耐腐蚀的二氧化铀陶瓷核燃料。经过烧结、磨光的这些陶瓷型的核燃料芯块能保留住98%以上的放射性裂变物质不使逸出，只有穿透能力较强的中子和γ射线才能辐射出来。这就大大减少了放射性物质的泄漏。
# Y  S" M; ]8 y8 E9 H, j/ M　　第二道屏障是锆合金包壳管。二氧化铀陶瓷芯块被装入包壳管，叠成柱体，组成了燃料棒。由锆合金或不锈钢制成的包壳管必须绝对密封，在长期运行的条件下不使放射性裂变产物逸出，一旦有破损，要能及时发现，采取措施。
　　第三道屏障是压力容器和封闭的一回路系统。这屏障足可挡住放射性物质外泄。即使堆芯中有1%的核燃料元件发生破坏，放射性物质也不会从它里面泄漏出来。
( P; Y  z; e( }, i& Y: C: `" C　　第四道屏障是安全壳厂房。它是阻止放射性物质向环境逸散的最后一道屏障，它一般采用双层壳体结构，对放射性物质有很强的防护作用，万一反应堆发生严重事故，放射性物质从堆内漏出，由于有安全壳厂房的屏障，对厂房外的环境和人员的影响也微乎其微。

核电站控制保护系统
　　当反应堆的功率过高，温度上升较快，中子数增加需用的时间太短，冷却剂流量过低时，通过控制系统可迅速实现停堆，或降低功率以免损坏堆芯。如上所述，轻水堆除由于负反应性效应带来的自调节性能以外，还采用流量控制、化学补偿和液体毒物来实现控制保护。仪表、信号和控制电路都工作在可靠的状态，对重要的参数，有三套独立的监测控制装置，并按照一定的原则动作。这样既能确保事故停堆，又可避免因仪器故障引起的误动作。

/ n; i2 [/ j: n6 ?( F+ l% c可靠的冷却系统。
$ M! Y- C8 n9 |& Z/ f; ^" E* j　　该系统可保证反应堆在正常工作状态或发生事故时将燃料发生的热量带走，避免燃料元件烧毁。例如，轻水堆失去冷却水的事故是假想的严重事故。如果管道破裂，其中最严重的情况是一回路最大直径的管道破裂，造成两个断口涌出，致使反应堆失水。堆芯将要烧坏，大量的放射性物质可能释放到安全壳内。此时，反应堆自动紧急停闭，多重安全设施立即起保护作用。

核电站的设计制造安全标准
       核电站的设计和制造标准比常规工业要高得多，并且，为达到这些标准而实施的质量控制和质量保证也要严密得多。核电站甚至以可能性极小的假想的最严重事故作为安全设计的依据，并加以纵深层层设防，确保安全。实际上发生最大假想事故的可能性较小。核电站是现代科学技术综合发展的产物，它的科学设计、精心制造、可靠的运行和多重安全措施使之发生重大事故的可能性比其他自然或人为灾害（如飞机失事、火灾、地震、水坝决口、飓风等）要小得多。
　　
( }* [3 Z2 W! H: {" L  Y能源利用安全性比较
+ e3 E6 X" `# q" ]7 K       究竟哪一种能源系统对人类的健康造成的危险性更大呢？回答这一问题不能只从其大小和外观来看，必须用单位能量所造成的危险——即对人类健康造成的总危险除以该能源系统产生的净能量来衡量，同时还要考虑到全部能量的循环，如果仅仅计算和比较部分系统造成的危险性是不能说明问题的。
9 n9 B/ l! K6 Y5 B3 h" ?　　总的危险性是根据该能源系统所引起的死亡、创伤和疾病来评定的，同时要考虑能量生产的全过程，包括开始阶段、中间阶段和最后阶段。例如，对核电站和太阳能收集器，不仅要考虑建造和运行过程的危险性，而且还要考虑开采所需的沙、铜、铁、铀和其它原材料，以及把它们造成玻璃、铜管、核燃料棒、钢材等过程中的危险性，还要考虑运输中的危险性。
　　将核能、煤、石油和天然气等能源系统生产单位能量所造成的危险性进行比较，可以发现，核电站比烧油或烧煤电站的危险性要低得多。同时，计算结果表明：太阳能、风能、海洋能及木醇等多数非常规能源系统的总危险性比常规能源系统（煤、石油、天然气、水电等）和核电的大。
　　在包括上述各种能源在内的10种能源系统中，天然气发电的危险性最低，其次是核电站，第三是非常规的海洋温差发电系统。其他大多数非常规能源系统都有大得多的危险性。但所有能源系统中最高的是煤和石油，其危险性大约为天然气的400倍。
　　非常规能源系统有较大的危险性，是因为它们的单位能量输出需要大量的材料和劳动。太阳能和风能是发散性的能，很微弱，要积聚大量的能量需要相当大的收集系统和贮存系统。而煤、石油及核能系统属于集中形式的能，需要设备不多。非常规能源系统需要大量的材料，这意味着要进行开采、运输、加工和建造等大量的工业活动。而每种工业活动都会造成一定的危险性，把所有危险性加起来，这些非常规能源系统的危险性就相当大了。