关于我国发展核能的现实思考

【摘要】现如今,世界能源供应日趋紧张,加之减少温室气体排放的时代要求,核能开发出现了复兴的趋势。核能具有能量密集、成本低廉、温室气体排放少等优点,但也存在安全隐患。对我国而言,还存在原料需要进口、技术比较落后、人才缺乏及管理欠缺等不利因素,因而发展核能要慎之再慎。

【关键词】能源安全 核能发展战略

近年来,随着传统化石能源供应日益紧张,以及由温室气体排放引起的环境问题日益严重,核能的发展重新受到重视,世界再度进入一个核能大发展的时期。中国在这次核能复兴中走在前列。

核能的几个优点

核能之所以重新引起世界各国的关注,是因为发展核能具有以下一些优点:

核能的经济性。核燃料具有体积小而能量大的特点,1千克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量,1座100万千瓦的燃煤火电机组每天需烧煤约1万吨,1年约需300万吨,而1座100万千瓦的核电机组每年仅需核燃料30吨,核燃料运输量仅是煤运输量的十万分之一,大大减轻了交通运输负担。从成本上看,核电站的基本建设投资一般是同容量火电站的一倍半到两倍,不过它的燃料费用却比煤便宜得多,运行维修费用也比火电站少,目前国际上成熟的核电成本普遍低于煤电成本,比如法国核电成本是煤电成本的0.57倍,日本是0.66倍。

核能的清洁性。化石燃料燃烧会排放大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等,由二氧化碳等有害气体造成的“温室效应”将使地球气温升高,造成气候异常,加速土地沙漠化,给社会经济的可持续发展带来灾难性影响。核电站与火电厂相比,它能大大改善环境质量,保护人类赖以生存的生态环境。据专家估计,一个核电站的运行寿命中,每千瓦时电量的二氧化碳排放量在10~25克之间,相当于火电厂的1%。核电厂排出的只是处理回收后残余的一点尾水、尾气,数量甚微,对环境没有实质性的影响。

核能的可持续性。据国际原子能机构估计,全球常规铀资源量为1620万吨,如按现有消费能力可供使用250年,此外,世界还有丰富的非常规铀资源,如磷酸盐和海水中的铀资源的储量分别为2200万吨和40亿吨。如果使用快中子反应堆,铀的使用效率将提高50～60倍。钍也是一种潜在的核燃料,其在地壳中的储量是铀的3倍,单位质量所含能量约是铀的40倍,这些裂变燃料足够使用到聚变能时代。另外,地球上还存在大量的聚变核燃料氘,它能通过聚变反应产生核能,1吨氘聚变产生的能量相当于1100万吨标准煤,据估计地球上氘的储量约为40亿吨,所以可控核聚变试验如果获得成功,人类将再也不会为能源问题所困扰。

核能的缺点及其不利因素

尽管核能具有不少优点,但其缺点也是显而易见的。核能的缺点表现在以下几个方面:

核能的安全性值得怀疑。1988年苏联切尔诺贝利核泄漏事件是迄今最为严重的核灾难,该事故造成欧洲受核污染的区域超过20万平方公里,大量的放射性核素碘-131和衰变期很长的铯-137通过空气的流动扩散,严重污染了空气、土壤和河流,破坏了自然环境以及生态系统。尽管事故直接造成的死亡人数只有30人,但该事故的最终受害者总计达900万人。人们通常认为切尔诺贝利事故是由设计问题引起的,但它确实表明了核事故的严重性。化石能源的影响属于常规性影响,其影响具有可预见性和可控性,而放射性物质对人体与整个生态系统的影响具有不可预见性,既可以致残、致癌,也可能造成基因突变甚至是新物种的产生。

核能解决全球变暖的可靠性受到质疑。许多人在考虑核电站对环境的影响时,常常只考虑核电站本身,事实上,核能对环境的影响应把核电站建设、运行的整个周期都包括在内,因而核能对环境的影响包括核电站运行对环境的影响、核电站建设对环境的影响和铀的开采与提炼对环境的影响三个方面,尤其是铀的开采和提炼需要消耗大量能源且污染环境。一些环境组织通过研究发现,虽然核能产生的二氧化碳仅为许多化石燃料产生的1/50,但其产生的碳在增加,这是因为到目前为止,大部分铀矿的最高级矿体已被开采,人们不得不开发较低级的矿体,这将增加碳排放。

存在长寿命同位素等核废料处理问题。燃烧后的乏燃料中除铀-235及钚-239外,剩余的高放射性废液含大量“少数锕系核素”及“裂变产物核素”,其中有一些半衰期长达百万年以上,成为危害生物圈的潜在因素。目前对高放射性核废料的最终处理技术尚未最终解决,各国对核废料的处理,一般是先经过冷却、干式储存,然后再将装有核废料的金属罐投入选定海域4000米以下的海底,或深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中。据国际原子能机构公布的数字,目前世界各国的核电站一共堆积了大约20万吨没有处理的核废料。这种处理方法等于是将危险留给了子孙后代,核废料经由一定的途径最终可能影响到人类的食物链以及人类生存环境,随着核废料的增多,这种危险就越大。如果把处理核废料的成本也计算在内,核电的成本将大大增加。

存在核扩散的风险。根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀-235为核电站发电用低浓缩铀,丰度大于80%为高浓缩铀,丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。在天然矿石中铀的三种同位素共生,其中铀-235的含量非常低,只有约0.7%。为发展核能,一些国家建造了铀浓缩厂,以天然铀矿作原料,运用同位素分离法使天然铀的三种同位素分离,以提高铀-235的丰度,提炼浓缩铀。目前除了几个核大国之外,日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌握了铀浓缩技术,另外乏燃料后处理也是制造武器级钚的必要手段,因而发展核能增大了核扩散的风险。

对我国而言,发展核能还存在以下几个方面的不利因素:

核原料的保障问题。中国是个铀矿储量相对缺乏的国家,2008年国内铀产量只有769吨,远不能满足需要,随着核能的大发展,铀资源的对外依存度将越来越高。根据有关部门的估计,我国铀资源的对外依存度将高达60%以上。这将对我国核能的发展产生极为不利的影响,甚至可能影响到我国的整个能源安全甚至经济安全和社会稳定。

技术相对落后和人才缺乏。目前,我国已经成为世界上少数几个拥有比较完整的核工业体系的国家之一。但同时也应该认识到,我国的核技术与国际先进水平相比还有一定差距,核心技术创新能力不足,具有自主知识产权和国际领先水平的核心技术研发能力还落后于国外核电发达国家,关键的核心技术尚未实现实质性的突破,国内仍无法制造关键核电设备和配套设备中的关键部件。我国还存在核电技术人才流失的现象,核电设计、制造等方面高素质的管理人才、质保人才不能满足要求,国内大学的核科学工程专业寥寥无几,核电人才的缺乏制约着当前核电的建设,也增大了未来核电健康发展的风险。

管理中存在的问题。目前,我国核能管理中存在一些问题:领导、管理互相脱节和互相制约,资源投入分散;核设备的设计与制造、加工相分离;没有形成自己的核电技术标准和成熟的核电技术路线;管理法规不完善,系统性和可操作性差;核设备鉴定机制存在明显不足,鉴定体系不完善,部分鉴定结果的有效性有待提高;核设备可靠性基础数据缺乏;放射性废物管理方面的政策研究和法规制定严重滞后;历史遗留废物安全隐患大、治理进展缓慢;铀矿的三废治理在技术和设施、设备上还比较落后;伴生放射性废物管理非常薄弱,存在基础情况不清和法规、标准缺乏等突出问题。

相关的建议

由于核能发展中存在诸多的问题,使核能成为最受争议的一种能源,那么我们该怎样对待核能的发展呢?

首先,发展是必然的。核能是一种能量密集且具有成本优势的能源,在当前我国能源日益紧张的形势下,发展核能对于维护我国能源安全、促进经济较快发展意义重大。另外,发展核能还有利于改善我国能源结构、降低温室气体排放、提高我国科技实力和装备制造水平乃至提升我国国际地位和综合国力,因而必须坚定不移的发展核能。

其次要稳步推进。核能发展充满了各种已知的和未知的风险,对于核电的安全性、乏燃料的处理、铀的来源、成本等问题仍有待进一步研究,因此,在发展核能问题上不能急躁冒进,不能搞“”式的超前发展,而应稳步推进。首先在速度上要适度,既不能太慢,也不能太快;其次在步子上要稳,要尽可能把各种情况都考虑到,要完善相关管理法规,确保核电站的安全运行,确保核废料的安全处置,确保铀来源的安全可靠,等等。

最后,不应仅仅囿于核能来考虑核能。发展核能的目的是为了解决能源问题,发展可再生能源也可以解决能源问题,而且与核能相比,可再生能源具有更多的优点,比如,基本不存在外部环境成本;资源丰富,不需要依赖进口;水能、风能的成本已经大大降低,可以与常规能源进行竞争;同样有利于提高我国的技术水平和装备制造水平;适应性强,发展前景更为广阔等等。因而在积极发展核能的同时,也应大力发展可再生能源,使它们共同成为维护我国能源安全的可靠保证。

总之,由于核能具有特殊性,一方面要积极发展,另一方面也要慎重,从而实现核能问题上的科学发展、理性发展和可持续发展。(作者单位:河南商业高等专科学校经济贸易系)