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        核電發展與環境保護-個人輻射檢測儀_輻射測量儀_輻射檢測儀_輻射巡測儀_輻射巡檢儀_輻射儀|上海仁日輻射防護設備有限公司_山東_淄博

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        技術文章

        核電發展與環境保護

        2009/7/25 8:16:00

        摘  要:以相同裝機容量的核電和煤電對環境產生的影響進行比較,充分說明了核電是較清潔的能源,是未來可開發和利用能源的主要方向。文中還簡述了開發新能源的途徑和核電發展的前景。
        關鍵詞:核電;火電;節能;新能源

            聯合國預測,到2050年全球人口從現在的60億增至90億,到2100年,達150億。人口的劇增,生產和生活水平的日益提高,刺激著對能源需求的猛增。2050年全球能耗將是現在的3.5倍,能源緊張,不可緩解。如何做到既開發能源,又保護環境,是關系到社會能否持續發展的重大課題。當今世界五大能源—石油、天然氣、煤、水力和核能,其中煤能是污染環境之最,核能是較清潔的能源。
        1、采煤、燃燒煤對環境的影響
            世界上有10個國家擁有全球92%儲量的煤,中、美、前蘇占57%。采煤、燃燒煤在增加GDP的同時,也在毀損環境質量和公眾的健康,其主要表現在以下10個方面:
            (1)礦工死亡:1983年,在美國《可再生能源》一書中,估計當時中國的煤礦工人每年死亡1.5~2萬人。采同樣數量的煤,美國礦工死亡人數是中國的3%~4%。在我國,為滿足裝機容量為100萬KW煤電廠所需的煤(200~300萬t),每年約有35名礦工為之付出生命。
            (2)地表塌陷:采掘出供應裝機容量為100萬KW(以下均以100萬KW電廠為例)煤電廠一年所需的燃煤,平均發生1050畝左右的地表塌陷。
            (3)煤渣占地面積:每年產生礦渣約20萬t,占地3.15畝。
            (4)采礦工患塵肺:年均21.6人。
            (5)排出煙灰:每年2~3t。
            (6)有毒金屬:Pb、As、Cd、Hg和放射性核素等,年均排放約400t。
            (7)222Rn的擴散:燃煤加速了氡的擴散,年均最終(即若干年后)因吸入氡而致病、致死約300人。
            (8)排出CO2和造成溫室效應:碳燃燒后主要形成CO2,其重量是碳的3.7倍。電廠CO2年均排放量600~700萬t。CO2使全球發生“溫室效應”,按現在的排放速度,100年后,地球氣溫升高1.5~3.5℃,兩極冰山、冰層大量融化,海平面上升1m左右。
            (9)排出CO2:年排量3~6萬t。
            (10)排出SO2和氨氧化物并造成酸雨,硫燃燒后形成SO2,增重1倍。電廠年均排放SO2 5~10萬t。煤中的銨鹽和有機物,燃燒后形成氨氧化物(它又是致癌物質),年排量2~3t。兩者都是強酸性氣體,導致降落酸雨。
            1992年,多國首腦在巴西召開的世界環境與發展大會上,共同簽署了《氣候變化框架條約》,要求各國減少CO2排放量。1997年,防止全球氣候變暖國際會議,簽署了《京都議定書》,要求發達國家在2008~2010年,把溫室氣體排放量比1990年減少6%~8%。最近,我國也立法規定了各地區、各企業,應有計劃地逐年減少COD(水中化學耗氧量)和CO2、SO2 的排放量,并將對其量化檢查、監督和考核。
        2、核電是較清潔的能源
            為保護環境,正大力倡導“清潔生產”;生產過程中所排出的廢氣、廢水、廢渣的量和其中所含的有害物質,以及放射性、電磁波、光(可見光是波長380~780nm的電磁波)、聲、熱、震動等物理量都在國際或國家標準所規定的限值以下。利用核能發電,與燃燒化石燃料(石油、天然氣、煤)、尤其是燃煤發電相比,屬于清潔生產。慢堆、快堆、核聚變發電,其清潔水平,將一代比一代進步。提高核電在供能中的比重,可以有效地減少環境污染。
        前面列舉了煤電污染環境的10個方面,以此作參照系,裝機容量為100萬kW的壓水堆核電站,對環境影響顯然要小得多。
            (1)礦工死亡:年均0.6人,是煤電的1.7%。
            (2)地表塌陷:2.4畝,是煤電的0.22%。
            (3)廢物占地面積:1.5畝,是煤電的48%。
            (4)礦工塵肺:4.4人,是煤電的20%。
            (5)排出煙灰:近于零。
            (6)有毒金屬:核島中有不高于本底的放射性核素排放。
            (7) 222Rn擴散:其排放量約為煤電的1/3。
            (8)CO2:6~7萬t,為煤電的1%。
            (9)CO:零排放。
            (10)SO2 和NxOY:零排放。
            以上10對數據表明,核能發電屬清潔生產。誠然,這些數據是基于核反應堆的正常運轉。
        3、節能降耗,開發新能源
            發展循環經濟,推行資源節約型、環境友好型的生產技術,可確保社會持續發展。 提高資源利用率,不僅僅是減少浪費、降低成本,更重要的是有助于環保。因為凡生產和生活中被拋棄的物質,都增加了環境的負擔。
            “節能優先,降低能耗”、“能源結構多元化”、“煤炭的清潔高效利用”等,以及發展核電在國家中長期(2006~2020)科技發展綱要中,分別列為“優先專題”和“前沿技術!
            用天然氣替代石油,煤的氣化(制水煤氣和氫)和液化(煤轉化為石油),都是提高能源利用率和減少污染的重大技術舉措。大力開發可再生的能源—太陽能、水能、風能、潮汐能和生物質能等,是既可再生而又清潔的能源。這一切,都是“能源結構多元化”的重要內容。但化石燃料不可再生,其耗盡有日?稍偕茉,因自然條件等因素而地域和規模受到限制。在當今科學技術的基礎上,核能應是改善能源結構的首選。
        4、當今核電和未來核電發展
            核電的原料也不可再生,但核能潛力巨大。等質量的U-235的核裂變能量是碳燃燒所釋出的化學能的250萬倍;1kg的U-235核裂變能相當于280萬噸標準煤所釋出的能量。所以,地球上可以裂變和聚變的核素所存儲的能量,足以供人類消耗幾百億年,這里沒有包括將來有可能被開采、利用的月球上的He-3。
        三代核電—熱中子堆(慢堆)、快中子增殖堆(快堆)、核聚變堆,一代勝過一代地“清潔”和更充分地利用自然資源。
            目前世界上已有近500座核電機組,其堆型幾乎都是慢堆;只有法國有5座快堆,其中超鳳凰堆電功率達124.2萬kW。慢堆只能利用天然鈾中豐度僅0.72%的U-235,而且,發電后還有一小部分U-235殘留到乏燃料中。不能被利用的以U-238為主的錒系元素中,一部分的半衰期達10億年以上,處理這些核廢料是地質、地理的沉重負擔。
            快堆中,U-238俘獲1個中子,經兩次β衰變轉化為Pu-239, Pu-239也是核燃料,從而可使鈾資源的利用率提高60-70倍,同時大大減輕了處理核廢料對環境造成的壓力。在法國,快堆早已投入商業發電,美國等10國的新能源發展計劃中,把快堆列為重點發展堆型,我國計劃于2018-2020年實現6.5萬kW快堆的并網發電。
        核聚變堆:慢堆和快堆,都是重原子核裂變時釋放能量;核聚變堆是輕原子氘(H-2)和氚(H-3)核聚合時放出能量:
          2H+3H→4He+中子+能量
        質量相等的兩種核燃料,核聚變能是核裂變能的4倍。
            1m3海水中含34g氘。氚可以由Li-6轉換得到。1 m3海水中含Li170mg;高原鹽湖中鋰也較豐富。Li在地殼中的豐度為10-5級,它只有兩個同位素—Li-6和Li-7,Li-6占Li總量的7.5%。由于地球上氘和氚蘊藏量豐富,所以,如果核聚變反應可以被控制、并用于發電后,人類將“永遠”解決了能源供應的難題。核聚變反應幾乎不產生有害的廢物,核聚變發電比水力發電更清潔。最近,我國已簽署參加由中、歐盟、俄、美、韓、日、印度加盟的國際熱核聚變實驗反應堆建設計劃,該組織設在法國,計劃實施時間30年,我國投資1/10,從而我國正式成為國際熱核聚變研究行列中的重要一員。20世紀,科學家們利用核聚變制造氫彈用于核威懾,21世紀核聚變將為人類造!糜诎l電。

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