核安全及其技术的发展

韩凯威 师钰明 张万奇 刘镇源 傅维东

摘要：现代人的日常生活质量和水平不断提升，对能源、资源的整体需求量也在不断提升。电力一直以来都是能源当中非常重要的一部分，但是电力资源无法从自然当中获取，只能通过煤炭、水力等各种不同类型的方式相互转换，才可以得到。核电不仅消耗的资源少，而且使用的燃料体积小，并且运输与储存都很方便。只要提到核能发电，人们首先就会想到它的安全性，因为毕竟出现过像俄罗斯的切尔诺贝利，以及日本福岛这些因为核泄漏而导致无数人伤亡的事件，这也是制约核电这种新能源发展的原因。

关键词：核能，核爆炸，核安全，核电技术

1引言

现代人的日常生活质量和水平不断提升，对能源、资源的整体需求量也在不断提升。电力一直以来都是能源当中非常重要的一部分，但是电力资源无法从自然当中获取，只能通过煤炭、水力等各种不同类型的方式相互转换，才可以得到。20世纪出现了一种新的能源—核能，核能利用起初是重核裂变产生的能量。核裂变能源是大家公认的清洁能源，一千克铀235当中所蕴含的能量相当于2000多吨煤炭，而且利用的效率更高还更清洁且具有体积小、方便运输和储存的优点。安全是核能发展的生命线。公众最关注的核能问题包括核电厂的安全和放射性废物管理。关于安全的评价取决于人们对风险和收益的综合比较。在正常情况下，核能产业链工作人员所受归一化辐射职业照射剂量仅为煤电链的1/10，对公众产生的照射仅为煤电链的1/50。公众对核能安全的质疑主要是源于历史上发生的三里岛、切尔诺贝利、福岛三次严重核事故。同时，核裂变能源又存在着巨大的隐患，核泄漏足以让人心惊胆战，一不小心就会造成大量人员伤亡、污染环境。历史上，第一代和第二代核电站就出现过严重的核泄漏事故，如苏联的切尔诺贝利核电站和日本的福岛核电站。可是，更多的国家需要强大的电能，目前还少不了核裂变能源，核大国都在安全性方面下功夫，形成了第三代核电站，有了第四代核电技术的期望。

2核能及核电站知识

2.1核安全

广义的核安全是指对核设施、核活动、核材料和放射性物质采取必要和充分的监控、保护、预防和缓解等安全措施，防止由于任何技术原因、人为原因或自然灾害造成事故发生，并最大限度减少事故情况下的放射性后果，从而保护工作人员、公众和环境免受不当辐射危害。

狭义的核安全是指在核设施的设计、建造、运行和退役期间，为保护人员、社会和环境免受可能的放射性危害的所采取的技术和组织上的措施的综合。该措施包括：确保核设施的正常运行，预防事故的发生，限制可能的事故后果。

2.2核事故

核事故是指大型核设施（例如核燃料生产厂、核反应堆、核电厂及处理厂等）发生的意外事件，可能造成厂内人员受到放射性损伤和放射性污染。严重时，放射性物质泄漏到厂外，污染周围环境，对公众健康造成危害。

国际核事故分级标准（INES）制定于1990年。这个标准是由国际原子能机构（IAEA）起草并颁布，旨在设定通用标准以及方便国际核事故交流通信。核事故分为7级，类似于地震级别，灾难影响最低的级别位于最下方，影响最大的级别位于最上方。最低级别为1级核事故，最高级别为7级核事故。

2.3核能知识

世界上的一切物质都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。原子核包括质子和中子，质子数决定了该原子属于何种元素，原子的质量数等于质子数和中子数之和。如一个铀-235原子是由原子核（由92个质子和143个中子组成）和92个电子构成的。如果把原子看作是我们生活的地球，那么原子核就相当于一个乒乓球的大小。虽然原子核的体积很小，但在一定条件下它却能释放出惊人的能量。

3核电技术的发展

自20世纪50年代第一座民用核电站的建成，核电技术的发展已走过了六十多年的历程。到目前为止，核电技术发展总体上经历了四个阶段，又被通俗地称为第一代核电技术、第二代核电技术、第三代核电技术、第四代核电技术。

3.1第一代核电技术

第一代核电技术。20世纪50年代后期至60年代初，第一代核电机组的核反应堆以试验堆和原型堆的形式投入应用，一般采用天然铀为燃料，石墨作为慢化剂，主要目的是验证利用核能发电在工程实施上的可行性。

第一代核反应堆受到技术条件的限制，投资费用高，提高安全性困难，功率较低，并没有得到广泛应用，但其验证了利用核能发电的可行性，对核电发展具有开创性意义。

于是直接从军用部署到商用，因此附加安全设计很少，仅有的一些显然为军民两用。总体上，一代堆没有（能动或非能动）专用安全装置。

3.2第二代核电技术

20世纪60年代后期，在试验堆和原型堆的基础上，陆续建成了单机容量在200MW以上的第二代核电机组。第二代核电技术主要以浓缩铀为燃料、水为慢化剂，在第一代核电技术的基础上进一步证明了核能发电的可行性，并实现了核能发电的商业化、标准化、系列化和批量化，证明了核能发电的经济性。20世纪70年代，两次石油危机爆发促进了核电的大发展，目前世界上运行的400多台商业核电机组绝大部分是在这段时期建成的，采用第二代核电技术，典型的堆型为压水堆、沸水堆和重水堆。

4对第四代核电技术期望

1999年6月美国核学会夏季年会上，美国能源部核能科学与技术办公室提出“第四代核能系统”的概念。同年11月的该学会冬季年会上，发展第四代核能系统的设想得到进一步明确。2000年1月，在美国能源部的倡议下，美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷等10个有意发展核能的国家联合组建了“第四代核能系统国际论坛”，合作研究开发第四代核能系统，总体目标为在2030年左右，向市场推出能够解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的第四代核能系统。

4.1第四代核电技术的介绍

2002年底，GIF和美国能源部联合发布《第四代核能系统技术路线图》，选出6种堆型作为GIF未来国际合作研究的重点。六种堆型分别为气冷快堆、铅冷快堆、熔盐反应堆、钠冷快堆、超临界水冷堆和超高温气冷堆。

4.1.1开发目的

开发第四代核电技术的目的：美国政府对核电界共同研究开发的第三代核电技术不够满意的是：未考虑防止核扩散的要求，经济性不够理想。为了强化防止核扩散的要求和进一步改善经济性，提出要研究开发第四代核电站。

4.1.2设想发展进度

当前的主要任务是研究确定第四代核电的性能要求，逐步由原则要求，经细化为具体指标，在此基础上再开展堆型的研究开发。预计2020年前能有一个或几个示范电站建成运行;到2030年以后再推广建设。在2001年到2030年这段时间内，将建造一批第三代的先进轻水堆核电机组。

4.2中国核电技术的发展

目前中国在建的第四代核能系统包括石岛湾的高温气冷堆示范工程和霞浦的钠冷快堆示范工程，还有一些第四代核能系统的实验平台比如甘肃的熔盐堆项目。高温气冷堆在10月份和11月初分别完成了2号机组和1号机组的冷态试验，预计明年能够投运，成为中国第一座第四代核电站;霞浦的示范快堆建设也在进行，预计三四年内可以完成建设和调试并进入商运阶段。

参考文献

[1]刘建，李晨.从核安全文化视角看切尔诺贝利核事故[J].国防科技工业，2017（01）：56-57.

[2]核電站是怎样发电的呢？[J].环境，2011（11）：54-55.

[3]核辐射：对人类危害知多少[J].环境保护与循环经济，2011，31（03）：7.