文/记者 何琳、白竟楠

10月中旬,中国国家主席习近平访英期间,中英双方合作的价值达400亿英镑的核电项目,堪称世界上最贵的工程。它的落地,不仅激起国内外各界的关注,同时也引起了人们对核电这一新型能源的重新思考——谈核色变到底应不应该?
一“核”激起千层浪,七彩能源一鉴开
对于习大大访英期间促成的欣克利角C核电项目,中英各界用了很多词来形容:期盼已久、靴子终于落地、中国出口新名片、一次难得的砥砺……然而,清华大学经济外交研究中心主任何茂春做了一个形象的类比:“此次合作达400亿英镑,400亿是什么概念,这一单就相当于全球197个国家一年贸易总额的3/4。”
此次核电合作项目,堪称世界上最贵的工程。它的落地,不仅激起国内外各界的关注,同时也引起了人们对核电这一新型能源的重新思考——谈核色变到底应不应该?
若将水、火、核、风、太阳能、生物以及其他(地热、潮汐、洋流等)归纳为“七彩能源”,核电在其中,一直备受争议。所以科通君将从核电的功效、安全可靠性、环保、经济价值等方面进行探索,带给读者一个全新的视野来了解核电和核能。

到现在为止,还没有一个国家能够找到安全、永久处理高放射性核废料的办法。核废料无法处理仅仅意味着无法在短时间内消灭,其本身在储存过程中的安全性还是有保障的。
核电站:多重屏障措施,确保安全稳固
在人们的印象中,核电站似乎是一座不停地在放射有害物质的建筑,离得太近就会受到伤害。其实,核电站是一个密闭环境,在其中发生核裂变反应的物质不会发散到核反应堆安全壳以外。
中国核工业第二研究设计院总设计师叶奇秦说,核电站在建设过程中为了确保安全会有四道屏障,这是“纵深防御”原则——既能确保反应堆的功率得到有效控制,又能有效地将放射性物质包容起来不发生泄漏。
世界上核电站采用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆、快中子增殖堆、石墨堆以及高温气冷堆等,使用广泛的是压水堆。压水堆以普通水作冷却剂和慢化剂,是目前世界上最成熟、成功的动力堆型之一。世界上正在运行的核电机组共有400多台,其中压水堆占到60%。
压水堆核电站主要由核岛、常规岛、电站配套设施等组成。我们所说的放射性物质,都在核岛内。如何保障其安全性?
首先,压水堆核电站核岛内采用的燃料——烧结二氧化铀陶,这种放射性物质很难从陶瓷燃料中逃出去。核燃料被密封在锆合金管中,保障了安全。
其次,在核电站工作的过程中,主泵需要将一回路冷却水推入堆芯,把核燃料放出的热能带出堆芯进入蒸汽发生器,在这一回路系统边界,堆芯会被密封在其中,这也是确保安全的一道屏障。
最后,一座能承受内压的钢或混凝土制成的大罩子形成整个核电站的安全壳。概而论之,核岛内的多重屏障措施——精心设计的核燃料元件、固若金汤的压力容器、铜墙铁壁的安全壳三大防护保障,使得放射物质不可能无故泄漏出去。
然而,并不是每一种核电站都是同样的原理,所以它们的特点也各有不同。例如沸水堆采用一个回路,压水堆采用两个回路,沸水堆的控制棒为十字形控制棒,压水堆为棒束型控制棒等等。中国绝大部分核电站都是压水堆核电站,例如大亚湾核电站、秦山核电站等。压水堆的控制棒组件安装在堆芯(反应堆压力容器内进行裂变链式反应的区域)上部,一旦出现故障,控制棒可以落下并一插到底,这样就阻断了链式反应,自然也就能防止了重大的事故发生。
核电站:爆炸,绝不会在这里发生
核电站目前所使用的燃料是铀或钚,如果要让这些原料释放出能量,就需要中子对核燃料的原子核进行一番“轰击”,使其产生核裂变。在发生核裂变的时候,原子核会释放出巨大的能量,同时也释放出中子,弹指一挥到天荒地老,如此往复一次又一次,最后形成的是一串“链式裂变反应”。那么,核电站所需要的燃料和链式裂变反应也注定了核电站的电离辐射问题,这种辐射不同于电磁辐射,是一种有足够大的能量作用于物质,可使其发生电离现象的辐射。
铀是原子弹的应用材料之一,所以我们常常担心,核电站会不会就是一颗不定时的巨型原子弹呢?其实,核电站用的铀-235是浓度低于5%的低浓缩铀,而原子弹用的是浓度较高的高浓缩铀。爆炸与否与燃料浓度密切相关。就如同白酒酒精含量高,遇火就着,而啤酒酒精含量低,完全点不着火。

法国卡达拉舍,工人在朱尔斯·赫罗维兹试验核反应堆建造点工作
核电:辐射背景知多少
活在这个非常刺激的年代,辐射无处不在。食物房屋、天空大地、山川草木,乃至人的身体都存在着辐射。我们平时耳熟能详的核辐射就属于辐射的一种,主要辐射物质有α射线、β射线、γ射线。
α粒子体积比较大,带着两个正电荷,是一种带电粒子流,很容易就可以电离其他物质,不过,这并不能说明α-射线十分危险,因为它的能量消失很快,穿透力也很弱,在空气里的射程只有几厘米,一张普通的A4纸就能挡住α粒子。
β射线是一种中高速运动的电子流,带一个负电荷,穿透力比α射线强,但铝箔、有机玻璃等材料就能阻挡。
γ射线是光子,不带电,穿透力最强,需要足够厚的屏障如铅板等才能阻挡,而γ射线是产生电磁辐射的“主力”。不过,在核电站多层放射性屏障的保护下,辐射最终无法逃出核反应堆安全壳以外,它的安全距离会根据剂量多少来计算,在设计中就会保证安全性。
物体(包括人体)受到辐射照射吸收的量叫“剂量”,单位是“希沃特”,简称“希”,1希的千分之一叫“毫希”,100毫雷姆等于1希。根据我国标准,每人每年受到的辐射量应小于2.7毫希。
一次CT检查的照射剂量一般在1到10毫希,每天吸20支烟的肺部照射剂量为0.5到1毫希。一座核电站允许的年辐射剂量是50毫希。例如,我国秦山核电站运行30年,使周围居民受到的最大照射剂量小于0.01毫希。
因此,放射现象并不是核电站的专长。地球内部就有大量的铀存在,铀的衰变也是使地球保持“热度”的原因。而各种放射物质又被严密地包裹在核电站的层层保护之内,所以是不会跑出来害人的。
曾经有这样一种说法:核电站辐射很厉害,周围寸草不生。其实,这并不是因为这座核电站杀死了周围的植物,而是因为核电站周边是建设有生物隔离带的,在隔离带内都要铺上路,即使没有路的地方也会铺置石子,故意不给植物生存空间。这样做的目的有二:一是能防止一些野生动物,比如老鼠、蛇等进入厂区内,缠住线路、造成事故。更重要的是保证核电站周围的消防安全。

切尔诺贝利核电站事故发生后,当地被废弃的居民区
核事故:天灾人祸鸟惊心
核电站有在工业设计中阻止放射性物质释放的屏障,核电站本身也有固有安全性。固有安全性指的是核电站内部系统能自动纠正错误的功能,这就在一定程度上预防和纠正了人为的失误和过错。有人将核电站的这种固有安全性比喻为“不倒翁”的反应原理,有时它摇头晃脑,但一会儿又回到原来的状态,即如果外界破坏了反应堆的平衡,在一定范围内可以不依靠外界力量自行恢复到正常工作状态。
走笔至此,有读者不免会疑惑,既然核电安全性高,核辐射防护措施严格,又为何还会发生切尔诺贝利、三里岛核事故、日本福岛核泄漏事故呢?
先说1979年的三里岛核电站核泄漏事故。这一事故造成大量放射性物质溢出,但最终没有引起爆炸,不过60%的铀棒受到了损坏,反应堆最终陷于瘫痪,这是一场人为事故。这次事故是由于二回路的水泵发生故障后,二回路事故冷却系统自动投入,这本来是可以预防的,但是却因为前些天工人检修后未将事故冷却系统的阀门打开,所以二回路水仍处于断流状态。当反应堆内压力下降到正常时,只要人工将卸压阀回座即可,但操作人员未判明卸压阀没有回座,反而关闭了应急堆芯冷却系统,最终导致了事故的发生。
而令人永久伤痛的切尔诺贝利核事故是技术落后和人为造成的结果。1986年4月26日,前苏联建切尔诺贝利核电站第四号反应堆大起火,并发生化学爆炸(并非核爆炸)。爆炸释放量相当于堆内约3%~4%的核燃料。
事实上,这是一次严重的人为责任事故,当时研究人员在做一次安全实验,切断了反应堆所有的安全措施,却又启动了反应堆,这个实验方案严重违反了安全规程,这是事故的人为原因。事故的技术原因是前苏联开发的这种石墨水冷堆具有较大的缺陷,它有一段正温度系数的正反馈工作区,这在反应堆的设计上是不能允许的。另外,切尔诺贝利核电站没有绝大多数核电站具有的安全壳。
日本福岛核事故是在特定条件下发生的—9.0级强地震加上强海啸,强海啸致使设备被淹,加之沸水堆压力容器只是压水堆的一半,同时由于沸水堆压力容器底部设有为数众多的控制棒和中子探测器贯穿孔,导致堆芯熔化和大量放射性物质释放。
要防止核事故的发生,有十四字必须牢记—老化设备需更新、管理全面要质检。
当然,客观来说,如果核电站发生了如此大的事故,核泄漏也是必然会发生的,对人类造成的影响不言而喻。例如碘-131,这是一种容易在人体的甲状腺内富集的物质,切尔诺贝利核电站事故造成的碘-131泄漏,经过大气沉降—牧草—牛—牛奶—人的过程进入了人体内。所以,由于当时的苏联政府没有及时地禁止牛奶的流通,造成大量儿童的甲状腺受到辐射。根据联合国原子反射科学委员会的报告统计,从1986年到2005年的20年间,共有6000多例儿童甲状腺肿瘤与切尔诺贝利核事故初期受到大剂量的碘-131辐射有关。
燃料处理需谨慎
核电要大发展,面临着很多座“大山”,其中核燃料处理是一大问题。核燃料处理,主要指的是乏燃料的处理。乏燃料又称辐照核燃料,是经受过辐射照射、使用过的核燃料,通常由核电站的核反应堆产生。乏燃料释放大量的衰变热。必须储存一段时间待放射性和余热降到一定程度后再进行操作及处理。
例如法国,采用闭合式燃料循环政策来处理核废料,即对核电站产生的核废料进行后处理,回收其包含的铀和钚,并促使燃料继续在反应堆中循环使用。目前,日本、俄罗斯、印度和英国都加入了“闭合式”阵营。
与此相反,美国、加拿大、西班牙和瑞典这些国家则是采用“开式燃料循环”,即将核废料进行固化后,或储存在干式储存金属桶,或储存在水池中,经过5~10年后运往国家规划的放射性废物库贮存或处理。目前,中国核电站大多采用这种“打入冷宫”的处理方式。
到现在为止,还没有一个国家能够找到安全、永久处理高放射性核废料的办法。核废料无法处理仅仅意味着无法在短时间内消灭,其本身在储存过程中的安全性还是有保障的。
与核电站“黄金人”面对面
诗人弥尔顿曰:能了解每天在我们面前的事物,是莫大智慧。
一定有读者想问,何为“黄金人”?顾名思义,就是用黄金培养出来的人才,通俗地讲,就是核电厂花费大量人力、财力、物力所培养出来的核电运行、操作人员。
江苏连云港田湾核电站首批“黄金人”中唯一的女性周萍向我们娓娓道来:
“黄金人”,又可称“主控操作员”。在主控室值班,终日不见太阳,不见月亮,整日盯着的只有变化的数字和随时间变化的曲线。24小时,值班人员不允许做其他不相关的事情,必须时刻监视表盘,确保将不安全因素扼杀在摇篮里。
一个“黄金人”的培养,若要走到主控室的值长一位,大概历时15年,耗资150万/人左右。要有本科学历,参加心理测试考试,经过一系列培训和考核,要通过模拟机考试、笔试、口试以及现场考试,难度之大,可想而知。
“‘黄金人’的任务就是要确保核电站安全、稳定、经济地运行,所以主控室里一年四季、一天24小时都要有人。周而复始,日复一日,年复一年,常年无节假。最惦记的是每年的年三十夜里,谁不愿意跟家人团聚,但如果通知到谁值班,我们依然选择背起包坐上去值班的班车,出发……”
此处,必须来段深情的总结:“黄金人”,肩上担的不仅是责任,更有一份爱,一颗对核安全的敬畏之心,如此才能成就一个不曾想到的自己。“黄金人”终日值班在四季如春的主控室,不见光,不见暗。只有那些跳动的数字,在明眸里熠熠生辉,如同“黄金人”的存在,在核电站的运行中,闪闪发光。■
记者手记
身边仍有许多“谈核色变”的朋友,但反过来思考,少了核电,被迫接受火电,回头下望人寰处,不见长安见尘雾,就得接受雾霾从四面八方扑鼻而来的滋味。雾霾重重下,即便“你若安好”,仍无法“晴天”——所以看完此文的读者,愿今后是“你若谈核,我必不色变”的状态。因为,若不要核电,又讨厌雾霾,除了返璞归真,倒转时空,究竟到哪里去找寻我们的立足之地?