文/陳福民

不該被誤解的核電站

文/陳福民

東海之濱，秦山之麓，5月26日，筆者有機會踏上這片我國民族核電崛起的熱土。

核電站就是利用一座或幾座動力反應堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。反應堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，相當于熱電廠的燃燒爐，但用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在反應堆內(nèi)“燃燒”，即發(fā)生原子核鏈式裂變反應，產(chǎn)生大量熱能和水蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，源源不斷地發(fā)出電來。

2011年3月11日，突如其來的一場9級大地震，引發(fā)了福島第一核電廠多個核反應堆相繼爆炸，導致放射性物質(zhì)泄漏，造成了嚴重的核輻射污染事故。從此，核電站引起全球輿論高度關(guān)注，也引發(fā)部分民眾恐慌。核電站、核泄漏、核輻射、核安全，這些原本很專業(yè)的詞匯，一下子變得與人們的健康近在咫尺。

何止民眾。時至今日，國內(nèi)尚有院士、專家對中國核電計劃提出質(zhì)疑，要求中國“能停下核電站擴張步伐”。那么，中國該不該繼續(xù)發(fā)展核電站？核能的利用真的安全嗎？核電站周圍會有輻輻射嗎？如今的霧霾是否同核材料有關(guān)？未來中國的能源需求將面臨怎樣的挑戰(zhàn)？

秦山核電站夜景一角

秦山第三核電廠

從秦山核電站看中國核電的發(fā)展

有道是“師聚東海，纓卷秦山，浪涌錢塘?！?秦山，是中國核電起步的地方。1983年，我國首座30萬千瓦壓水堆核電站落戶海鹽。經(jīng)過八年的艱苦建設(shè)，于1991年12月15日成功并網(wǎng)發(fā)電，結(jié)束了中國大陸無核電的歷史。海鹽，成為中國核電的榮光，點燃了中國核電的燦爛和輝煌。從此，我國核電站隨著改革開放的大潮，加快了向核電進軍的步伐，走向南海之濱、東海之灣、黃海之岸、渤海之島，還將向湖南、湖北等內(nèi)地延伸，核電之光照耀在全國，使神州大地更亮、更紅火。

所謂壓水堆核電站，即以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規(guī)島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體，一回路系統(tǒng)，以及為支持一回路系統(tǒng)正常運行和保證反應堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機組及二回等系統(tǒng)，其形式與常規(guī)火電廠類似。壓水反應堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑，它是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的最成熟、最成功的動力堆堆型。

正如秦山核電站從壓水堆起步一樣，我國核電站均為20世紀80年代和90年代后改進型或革新型，安全系數(shù)相對更高。秦山核電站一期、二期、三期工程，乃至后來位于海南的大亞灣核電站，雖然裝機容量成倍擴大，都是采用的第二代核電技術(shù)——壓水堆。而中國核電站采用的改進型二代以上的技術(shù)標準，遇上7級地震時可以正常工作，8級地震能夠自動停堆。

壓水堆原理圖

如今，全球現(xiàn)役核電機組已超400臺，除浙江三門以外，幾乎全部采用二代技術(shù)。中國大陸運行的核電站剛剛達到20多臺。但是全球在建核電機組中，中國卻占了大約一半，達到近30臺，總裝機容量近3000萬千瓦。目前中國核建已經(jīng)具備同時建造40臺核電機組的能力，擁有包括能完成多種堆型核電建造技術(shù)，并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和先進技術(shù)，也能建成多種規(guī)格的商用核電站。

核反應堆是核電站的“心臟”。還在2003年，中國作出引進美國西屋AP1000技術(shù)、合作建設(shè)自主化依托項目4臺機組、在消化吸收引進技術(shù)基礎(chǔ)上自主創(chuàng)新的決定。AP1000采用“減法”方案簡化了系統(tǒng)設(shè)計，相比第二代，AP1000技術(shù)最核心的先進之處在于采用“非能動”安全系統(tǒng)，也就是安全性不需要靠電，一旦遭遇緊急情況，不需要交流電源和應急發(fā)電機，僅利用地球引力、物質(zhì)重力等自然現(xiàn)象就可驅(qū)動核電廠的安全系統(tǒng)。

2014年9月，歷時17個月的CAP1400示范工程（即山東榮成機組）審評工作結(jié)束，符合我國核安全規(guī)劃中提出的“十三五”新建核電廠安全目標。CAP1400，是國家核電在引進消化吸收AP1000技術(shù)基礎(chǔ)上自主研發(fā)的非能動壓水堆核電機型。其不僅全面滿足三代核電技術(shù)要求，而且關(guān)鍵安全指標較三代核電安全標準提升了一個量級，實現(xiàn)了當前最高安全標準。

三代核電樂范工程“華龍一號”在建設(shè)中

在三代核電技術(shù)方面，我國還有一大自主品牌，這就是“華龍一號”。它和CAP1400均擁有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)，完全滿足三代核電的技術(shù)標準和安全要求，技術(shù)上很先進，安全上有優(yōu)勢，經(jīng)濟上有競爭力。

“華龍一號”由中核集團與中廣核聯(lián)合研發(fā)，其總體技術(shù)方案在2014年8月通過了國家能源局、國家核安全局組織的評審，同年底通過了國際原子能機構(gòu)的評審。“華龍一號”的反應堆堆芯從157擴容到177，可使發(fā)電功率提高5%～10%，在提高經(jīng)濟性的同時，降低了堆芯內(nèi)的功率密度，堆芯熔化概率和大量放射性物質(zhì)釋放概率等多個安全指標超越了現(xiàn)有三代核電技術(shù)的要求。

此外，“華龍一號”首次明確提出了“能動+非能動”的安全設(shè)計理念，進行了先進壓水堆設(shè)計系統(tǒng)性創(chuàng)新；利用確定論和概率論相結(jié)合的方法，較好地平衡了安全性、先進性、成熟性和經(jīng)濟性。

二代核電技術(shù)的設(shè)計壽命是30～40年，三代則延長到60年，壽命延長了1倍，對材料的要求完全不一樣，制造的工藝也改變了。比如，主管道、主泵等關(guān)鍵部件原來都采用鑄造工藝，現(xiàn)在改成了鍛造，材料的質(zhì)量和設(shè)備的精度都相應提高了很多。

中國幾十年安全運營核電的經(jīng)驗則是“華龍一號”的另一大優(yōu)勢。根據(jù)國際標準，核事件共分為1～7級，其中7級最嚴重，4至7級稱為核事故。資料顯示，中國迄今為止尚未發(fā)生過2級及以上的核事件或核事故。

截至目前，我國在運、在建和擬建的核電機組共52臺，其中已投入運行23臺，總裝機規(guī)模為2140萬千瓦。我國核電機組分布在8個省區(qū)、13個核電基地。

根據(jù)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014～2020年）》，到2020年，中國核電裝機容量將達到5800萬千瓦，在建容量達到3000萬千瓦以上。以此計算，2015年到2020年6年時間里，中國需新建裝機4000萬千瓦，每年平均需要開工6臺機組。因此，“十三五”期間內(nèi)陸核電上馬在即。

未來核電技術(shù)自主化將是我國核電產(chǎn)業(yè)做大做強的關(guān)鍵一環(huán)。目前中國核電正朝著現(xiàn)代化、規(guī)?；?、自主化、系列化的方向發(fā)展，在部分領(lǐng)域已經(jīng)達到了國際領(lǐng)先水平。此外中國成功地研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的華龍一號三代核電技術(shù)，具備了四代核電技術(shù)的快堆和高溫氣冷堆的研發(fā)能力，實現(xiàn)了核燃料循環(huán)關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)重大跨越，取得了一批重大成就。

能否把握住中國核電發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期，對于穩(wěn)步發(fā)展規(guī)?；穗娛种匾?。從現(xiàn)在起到2020年是中國全面建成小康社會的關(guān)鍵時期，也是能源發(fā)展轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略機遇期。在這樣一個形勢下，推進能源生產(chǎn)和消費革命，推動核電實現(xiàn)安全、穩(wěn)步、規(guī)模的發(fā)展，具有重大的現(xiàn)實意義。

中國要不要大規(guī)模發(fā)展核電

中國要不要大規(guī)模發(fā)展核電？這是有廣泛的共識的，至少在能源界是有較廣泛的認識：中國必須要發(fā)展核電。原因不外乎以下幾點。

1千克鈾=2700噸標準煤

一是中國能源仍將大幅增長。這幾十年來，中國一次能源的消費隨著經(jīng)濟的快速增長呈大幅度增長，我國已經(jīng)成為世界最大的能源消費國家。專家們的意見是：在能源緊缺、全球變暖的時代背景下，發(fā)展核電已成為一項重要的戰(zhàn)略選擇。繼續(xù)發(fā)展核電，是我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和提高人們生活水平的必然要求。

科學家告訴我們，核電具有明顯的優(yōu)勢。比如在發(fā)電效率上，1千克的鈾-235裂變釋放的能量相當于270萬千克標準煤燃燒釋放的能量。一座百萬千瓦核電站每年只要補充30噸核燃料，而同樣功率的火電廠每年要燃燒330萬噸煤。在成本方面，我國已經(jīng)建成的核電機組，除個別外，電價均低于當?shù)氐臉藯U電價。

有數(shù)據(jù)表明，按人力電力消費量的比較，中國是3700度電，日本是8773度電，OECD國家是9005度電，美國是14320度電，隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，隨著城市化，我們?nèi)司娏οM還得大幅上升，至少也得達到人均8000度電。人均達到8000度電是一個什么概念呢？也就是核電要達到3.5億千瓦?，F(xiàn)在全世界核電裝機容量是3.7億千瓦，那就是全世界的核電都要建在中國，在8000度電里的貢獻才是占到21.9%。目前，中國的水電大概是2億多千瓦，到2020年可能會達到4億多千瓦，中國可開發(fā)的水電是5億多千瓦。將我們技術(shù)能夠開發(fā)的水電全部建起來，也只能貢獻8000度電中的15.6%。風電10億千瓦，一年也就是發(fā)2000小時的電，也僅貢獻8000度電中的17.9%。光伏全部發(fā)展起來，達到18.4億千瓦，只占到24.6%。這些都發(fā)展起來的話，剩下來就還得有20%的煤電。所以我國的能源結(jié)構(gòu)必須是多元化的。從能源增長提出來對核電的要求來看，怎么有序穩(wěn)步，及時推動的核電發(fā)展，是中國核電現(xiàn)在所面臨的問題。

核電廠周圍的核輻射要比煤電低得多

二是改善環(huán)境的迫切需要。我們的能源結(jié)構(gòu)是碳排放很強、污染很多的，清潔能源又大量的依靠進口，是這樣的一個國家。因此，我國要發(fā)展再生能源、核能、水電，還要發(fā)展天然氣，必須要實現(xiàn)多元化的清潔能源轉(zhuǎn)型。

核電一年產(chǎn)生的二氧化碳只有同等規(guī)?；痣姷?.6%

核電是清潔能源，和煤相比較，同樣是100萬千瓦的核電站，和煤電廠相比較，周圍居民受到的核輻射，煤電廠是0.048，核電廠是0.018，核電廠比煤電廠低得多，因為煤里本身就有很多放射性的物質(zhì)，而且運輸量大大減少。煤電廠每年還有大量的污染排放，而核電廠基本上都沒有。核電和煤電相比較，要清潔很多。因此我們得出一個結(jié)論，要往綠色低碳轉(zhuǎn)型，發(fā)展核電非常重要。

三是全球碳排放的壓力。關(guān)于全球氣候變化這個問題，世界氣候變化組織有一個統(tǒng)計，從1975年到2009年，我國累計二氧化碳排放量人均水平已經(jīng)占到全球的10%，到2010年我國排放的二氧化碳占到全球的26%。也就是說，我國的GDP占全球的10%，能源消費占了全球的20%，而二氧化碳的排放卻占了全球的1/4，這是我們不得不面對的問題。假如說，現(xiàn)在每年全球增加的二氧化碳排放，30%是中國排放的，那么從2000年到2050年全球可能還要排放1萬噸的二氧化碳，中國要排放4000余噸，有40%來自中國的排放。盡管我國曾經(jīng)到聯(lián)合國大會表態(tài)，做了承諾，但如果你不改變我國能源消費72%是煤炭的局面，那么是不能實現(xiàn)節(jié)能減排目標的。

福島事件后有一系列安全改進措施

事實上，核電在節(jié)能減排上的優(yōu)勢更為明顯。據(jù)介紹，核電站一年產(chǎn)生的二氧化碳，僅是同等規(guī)模火電站排放量的1.6%；同時，核電站不排放二氧化硫、氮氧化物和煙塵。

另外，“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱曾對節(jié)能減排上提出了更高的要求：到2015年，二氧化碳排放量比2010年降低17%，二氧化硫排放總量減少8%。非化石能源占一次能源消費的比重，從2010年的8.3%提高到11.4%，離開核電，顯然難以達到。

四是中國核電的安全是有保障的。在福島事件之后，中國核安全局、能源局、地震局聯(lián)合組織對我國核電綜合安全檢查評估，結(jié)論認為中國核電的安全是有保障的。原因有這樣幾條：①20世紀80年代中期中國核電起步時，國際上核電安全的標準已基本完善，這時中國核電得以很好的借鑒，從而擁有較高的起點。②在核電廠選址、設(shè)計、建造等方面，中國目前采用的標準都屬于國際高標準。③目前已基本形成完整配套的核安全法規(guī)和標準體系，獨立的監(jiān)管是中國核電安全得以有保障。同時，國際原子能機構(gòu)出版了很多規(guī)范和標準，我們及時跟進。④我們高度重視核電的持續(xù)改進，不斷的研究和跟蹤核安全的最新動向，評估安全改進項的必要性并采取合適的行動。⑤核電企業(yè)普遍對核安全高度重視，參考核電發(fā)達國家的實踐建立企業(yè)管理模式、運行文件體系和人才培養(yǎng)制度，保證了核電廠的運行安全。

核電與“核霧染”和公眾健康

自從“霧霾”這一名詞的出現(xiàn)，就有“好事者”稱，華北霧霾與內(nèi)蒙古伴有鈾類放射性元素的煤炭利用，以及內(nèi)蒙古大營地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的大型鈾礦資源有關(guān)。亦有文章稱，終日不散的霧霾是因為燃煤排放的放射性鈾粉塵電離大量的空氣分子和粉塵顆粒所致，從而引出了“核霧染”的說法。這種說法可信嗎？

在地球上輻射無處不在。天然輻射來源于外層空間的宇宙射線和地殼本身，人類無時不在受到核輻射的照射。人們吃的食物、喝的水、住的房屋、用的物品、周圍的天空大地、山川草木乃至人體本身都含有一定的放射性。這些微量的放射性對人體并不構(gòu)成損害，我們祖祖輩輩就是在這樣的環(huán)境里生存繁衍的。

日常生活中我們每個人都會受到天然輻射的影響，人均每年接受的天然輻射劑量為2.4毫西弗（輻射劑量的基本單位之一，1西弗表明每千克組織中沉積了1焦耳的能量）。其中，來自宇宙射線的為0.4毫西弗，來自地面γ（伽瑪）射線的為0.5毫西弗，吸入（主要是室內(nèi)氡）產(chǎn)生的為1.2毫西弗，食入為0.3毫西弗。

人類的很多活動也都會有輻射，例如，人們攝入的空氣、食物、水中的輻射照射劑量約為0.25毫西弗/年。戴夜光表每年有0.02毫西弗；乘飛機旅行2000千米約0.01毫西弗；每天抽20支煙，每年有0.5～1毫西弗；一次X光檢查0.1毫西弗等等。

鈾是天然放射性物質(zhì)中的一種，天然鈾中99.3%是鈾-238，其半衰期長達到四十多億年，也就是說其放射性很小?？諝庵锈櫟臐舛葮O低，吸入鈾、釷系（除氡、釷射氣外）所有核素產(chǎn)生的劑量僅約6微西弗（6/1000毫西弗）/年，即僅占總劑量的四百二十分之一。人類在天然輻射環(huán)境中繁衍生息和發(fā)展，每時每刻都會受到各種射線的輻射。天然鈾產(chǎn)生的照射占總劑量的份額小于千分之一，不可能對健康有影響的。

我國煤中鈾的含量平均為130貝可（放射性活度的法定計量單位）/千克，北京為121貝可/千克，最高的是新疆，為951貝可/千克。我國土壤中鈾的含量平均為81貝可/千克，最低的是北京，為40貝可/千克，最高的是廣東省，為145貝可/千克。由此可見，霧霾頻發(fā)的北京，其煤中鈾濃度不高，土壤中鈾濃度則是最低的?？梢婌F霾與空氣中鈾濃度是不相關(guān)的。

日常生活中我們每個人都會受到天然輻射的影響

核電引起“核霧染”之說沒有科學依據(jù)

由此可見，“核霧染”的說法純屬無稽之談。霧霾的產(chǎn)生原因是多方面的，需要全社會共同研究和論證，但將霧霾和輻射聯(lián)系在一起是沒有科學根據(jù)的。我國已經(jīng)建立了嚴密的輻射監(jiān)測網(wǎng)絡和健全的輻射監(jiān)管體系，可以保證公眾的健康與安全。

再來看核電與治理大氣污染有什么關(guān)系。2014年，我國中東部大部分地區(qū)再次爆發(fā)嚴重霧霾天氣，影響面積約143萬平方千米，約占國土面積的15%。全國已開展空氣質(zhì)量新標準監(jiān)測的161個城市中，有36個城市發(fā)生了重度及以上污染，嚴重影響人民群眾健康。

而在2013年9月，國務院印發(fā)了大氣污染防治“國十條”，提出了未來五年全國及重點地區(qū)（京津冀、長三角、珠三角）PM2.5/PM10的下降目標和10個方面的防治舉措。在能源領(lǐng)域最核心的防治措施就是要控制煤炭消費總量，提高天然氣的使用量，大力發(fā)展核電、可再生能源等替代能源。

根據(jù)測算，如果在京津冀、長三角、珠三角周邊地區(qū)分別建設(shè)1000萬千瓦的核電裝機，或者通過外送電方式將1000萬千瓦核電輸送至該地區(qū)，可以將這些地區(qū)的PM2.5年均濃度分別下降3.4、1.7、4.0微克/立方米，相當于將這三個地區(qū)的PM2.5年均濃度在目前基礎(chǔ)上分別降低3%、2.5%和9%。五年后，這些核電裝機對當?shù)豍M2.5年均濃度下降目標的貢獻度分別為12%、12.5%和60%。

與水電、風電、太陽能發(fā)電相比，在改善環(huán)境質(zhì)量方面，核電具有明顯的優(yōu)勢。核電單機容量大，運行穩(wěn)定，利用小時數(shù)高，可以作為電網(wǎng)基荷運行，生產(chǎn)過程對環(huán)境基本上是零排放，改善環(huán)境的作用十分顯著。據(jù)測算，每建成4000萬千瓦的核電，每年可替代標煤消耗1億噸。每100萬千瓦的核電對標煤的替代效應分別相當于200萬千瓦水電、350萬千瓦風電、470萬千瓦光伏發(fā)電（按照核電年利用小時數(shù)7000、水電3500、風電2000、光伏發(fā)電1500測算）。

那么，核電廠會危害公眾健康嗎？許多人尤其擔心內(nèi)陸核電廠。

內(nèi)陸核電廠是相對于建在海邊的核電廠而言的，指建在內(nèi)陸江、河、湖邊的核電廠。內(nèi)陸建核電廠不會影響環(huán)境與公眾健康。世界上大部分的核電站都是在內(nèi)陸，法國58座核電站，40座在內(nèi)陸。美國也是如此。內(nèi)陸和沿海的差別就在冷卻方式，核電站的效率是20%、30%，還有百分之六七十需要冷卻，海邊有大量的海水，但是在內(nèi)陸沒有，只能采用干冷的方式。

居住在核電廠址周圍，一年受到的輻射劑量限制不能超過0.25毫西弗，比環(huán)境的本底還要低一個量級，甚至比煤電廠周圍的還要低。一次X光照射檢查是0.05～0.15毫西弗左右，而一次CT檢查是10毫西弗。從中也可以看出來，如果核電廠正常運行，輻射是非常非常低的，相當于一年就照一次X光。

我國的核電安全標準與國際原子能機構(gòu)的最新標準一致，內(nèi)陸核電廠采用二次循環(huán)冷卻技術(shù)，其淡水消耗量不會影響流域的水資源量，內(nèi)陸核電廠下游水質(zhì)可達飲用水標準。

我國內(nèi)陸核電有“山”“水”“地”有勢

我國內(nèi)陸核電廠的水、氣等排放指標達到國際高標準要求，對環(huán)境造成輻射影響的增加量遠低于環(huán)境本底的輻射水平，不會影響環(huán)境和公眾健康。比如坐一次飛機，在萬米高空我們一個小時受到的輻射是5個微西弗，但是在核電場旁邊，假設(shè)長期在這里工作，我們一年受到最大的輻射就是幾個微西弗。

至于內(nèi)陸核電廠發(fā)生嚴重事故時對水資源安全的影響，我國擬建內(nèi)陸核電項目選址條件良好，不可能發(fā)生類似日本福島核電站那樣的嚴重事故；通過采取進一步的工程措施，可以確保嚴重事故下水資源安全以及公眾健康；內(nèi)陸核電廠嚴重事故對公眾的健康風險要小于人類其他活動。即使發(fā)生極不可能發(fā)生的核事故時，內(nèi)陸核電廠也可以采取措施，實現(xiàn)嚴重事故工況下放射性污水的“可貯存”、“可封堵”、“可處理”和“可（與水體）實體隔離”。

世界多個國家發(fā)展核電的實踐證明，濱海核電廠與內(nèi)陸核電廠沒有本質(zhì)區(qū)別，一樣都是安全的。法國和美國的內(nèi)陸核電比例分別占到69%和61.5%，美國的密西西比河流域建有32臺核電機組；有些國家如瑞士、烏克蘭、比利時等，其核電廠全部建在內(nèi)陸。