以下试题来自:国家开放大学(科学与技术)题库

问答题案例分析题

由于人们第一次认识到核能的巨大威力,是从日本广岛、长崎受到原子弹的袭击而得来的。不少人从此也形成了对核能的恐惧,认为核能是灾难、污染的化身。其实核能与传统能源相比的优点是明显的,概况说来是高效、清洁与安全。表2-2列出了各种能源的能量密度,从中可以确认核能是一种高效的能源。
清洁是指废物总量及其对环境的影响。一座1000MW的核电站每年卸出的燃烧后的核燃料(称作乏燃料)30余吨,其中绝大多数经处理后可回收利用,仅50余千克是真正待处置的"废物"。当然,由于这些都是放射性元素,处理时要解决特殊的科学技术问题。但总量少、总容积小是其基本特点。与此相比,一座同功率的燃煤电站每年需耗煤200余万吨,向环境排放的废物有650万吨CO、1.7万吨SO、4000吨NO及28吨烟灰。在烟灰中约含400吨有毒的重金属,如砷、汞、铅、镉。还有0.68克镭、4.3吨钍及2吨铀放射性物质随烟灰排放到大气中。煤电站排出的气体中,二氧化硫及氮氧化物是造成酸雨的根源,二氧化碳则是影响全球大气环境的温室气体,均属应限制及减少排放的对象。二氧化硫对人的健康是对人的健康是极为有害的,上述的排放量约为人群致死剂量的1/10。1952年12月伦敦发生"毒雾"事件,引起4000人死亡、10余万人生病,究其原因是由于当时气象条件使燃煤烟雾及二氧化硫不能及时扩散所致。
关于放射性安全问题,人类的生活环境中本来就存在天然放射性,来自于土壤、居室、空气及宇宙线这些放射性称为"天然本底"。由于核电站采取了严格的技术与管理,对核燃料在反应堆内、外的整个循环过程中,都采取了严密的与环境隔离的措施,周围居民因为核电站而受到的放射性污染只比"天然本底"增加了百分之一,而煤电站由于煤的吞吐量大,没有隔离防护措施,随烟灰排放的放射性物质对周围居民的影响比"天然本底"高一倍,其放射性污染也比核电站大得多。
由于人们对核能的认识是始于原子弹,不少人形成了对核能的恐惧。核电站不会像原子弹那样爆炸,因为核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同,核电站动力堆的核燃料中,铀-235的浓度一般只占3%~4%,而原子弹的核燃料中,铀-235或钚-239的浓度必须在90%以上。因此核电站动力堆根本不具备原子弹那样的爆炸条件。万一"事故"一旦发生,由于核电站的反应堆内核燃料是分散放置的,铀会因热膨胀而散开,这样它就不可能像原子弹那样,"瞬间"把铀紧密地集聚在一起而引起爆炸。原子弹爆炸的大量放射性物质释放出来危害人类和生物,而反应堆中核燃料裂变后产生的放射性物质则被层层包围在三道屏障内。第一道是密封核燃料的包壳,万一包壳损坏还有压力壳和安全壳两道屏障,不会让放射性物质排放出去。
历史上核电站发生事故的记载有两次:美国三里岛事故和前苏联(乌克兰境内)切尔诺贝利事故。三里岛事故发生在1979年,由于二回路给水泵跳闸,引起一系列意外,致使反应堆内冷却剂沸腾,部分燃料露出了水面,从而最终导致2/3堆芯溶化。尽管由于堆芯溶化向安全壳释放出大量的放射性物质,但是由于有了安全壳的屏障,故从安全壳向环境释放放射物相对来说还是相当小的。它使周围居民受到的最大有效剂量为0.85mSv(毫希);在80km范围内,平均个人剂量为0.015mSv。这些数值均低于规定值,更远远低于其他人造辐射和天然辐射本底值,这说明了安全壳的有效性,由于它起屏障作用,即使发生了这样严重的事故,对环境和居民的影响也很小。1986年4月26日,切尔诺贝利核电站4号机组发生了人类历史上最大的一次核事故,所造成的放射性环境污染和辐射后果及其影响范围远比三里岛事故要严重得多。
切尔诺贝利事故释放到环境中放射总量为12×10Bq,其中I为(1.3~1.8)×10Bq,占堆芯中I总量的50%~60%。惰性气体为(6~7)×Bq,占堆芯中惰性气体量100%。切尔诺贝利事故使"清除人员"受到的平均剂量约100mSv;从厂区周围撤出的人员受到的剂量远远超过规定值,如近1万人平均受到大于50mBv剂量,近5000人受到大于100mSv的剂量,这相当于正常规定的10~20倍之多。总共有237名职业人员被确诊得了"辐射病",其中有31名职业人员死亡;但周围公众却无一人因此事故而死亡。切尔诺贝利事故的主要原因是安全设计有严重错误。例如:没有安全壳:这种石墨反应堆有正温度系数,即温度上升时,反应性增大等等。这些不安全因素在压水堆核电站上都不存在。其直接原因是工作人员一再违反操作规程,最后导致堆芯溶化和爆炸事故的发生。总结这些经验教训,抛弃选择石墨堆,认真改进安全设计,核电站的安全乃是有充分保证的。表2-3是对在反应堆厂址周围生活的居民各类事故引起的死亡人数的一个估计。

表2-3反应堆厂址周围1500万居民中各类事故引起的死亡人数的估计值
 

为什么说核能是高效的能源?
参考答案 核能是高效的能源,一千克天然铀所能够发出的电量是同量木材,煤,石油等燃料所发电量的万倍以上,也是太阳能,水能等天然能源发...