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核電——現(xiàn)階段最好的低碳能源

2014年02月20日15:59 | 中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號(hào)：T|T
關(guān)鍵詞： 輻射照射 模式預(yù)測(cè) 1986年 天然本底輻射 低碳

我國(guó)大氣污染嚴(yán)重，能源是大氣污染的主要來源。化石燃料，特別是煤炭又是能源污染的主要來源。在改善煤電燃料鏈環(huán)境影響的同時(shí)，加快發(fā)展核電是減少我國(guó)環(huán)境污染和溫室氣體排放的現(xiàn)實(shí)有效途徑。

不同能源產(chǎn)生的環(huán)境污染和溫室氣體的比較應(yīng)是系統(tǒng)的、全面的比較。僅僅比較發(fā)電廠，甚至只說用電本身是不恰當(dāng)?shù)模焕缬腥苏f采用電動(dòng)汽車就可解決污染問題，而我國(guó)電能主要來自燃煤電廠，燃煤電廠是大氣污染的主要來源。采用電動(dòng)汽車有可能減小局部地區(qū)的污染，但從整體上看有可能是增加了污染。

以核電為例，即不僅指核電廠本身，而是指包括從開采→水冶→轉(zhuǎn)化→濃縮→元件制造→發(fā)電處理→廢物處置的全過程。全面的比較指不僅限于系統(tǒng)本身的比較，而且包括建造這些系統(tǒng)及所用設(shè)備和原材料生產(chǎn)的過程，即整個(gè)生命循環(huán)產(chǎn)生的環(huán)境污染和溫室氣體。

●核電鏈對(duì)環(huán)境的影響很小

煤電鏈對(duì)公眾產(chǎn)生的輻射照射約為核電鏈的50倍

基于上世紀(jì)90年代中期我國(guó)對(duì)煤電鏈與核電鏈產(chǎn)生的環(huán)境危害比較的結(jié)果是：從大氣污染物排放來看，正常情況下，燃煤發(fā)電向環(huán)境排放的SO2，NOx，PM等大氣污染物直接導(dǎo)致酸雨、降塵等環(huán)境影響，造成人體健康、森林、農(nóng)作物、生態(tài)系統(tǒng)等明顯危害；而核發(fā)電不產(chǎn)生任何大氣污染物，未發(fā)現(xiàn)可察覺的環(huán)境影響；從放射性流出物排放來看，煤中含有天然存在的原生放射性核素，通過燃煤電廠的氣載煙塵排放煤中的天然放射性核素到環(huán)境中；而核電鏈向環(huán)境排放經(jīng)審管部門批準(zhǔn)的遠(yuǎn)低于天然本底水平的氣態(tài)和液態(tài)流出物，產(chǎn)生數(shù)量很少的固體廢物作封閉處理，沒有外排；煤電鏈的放射性流出物排放對(duì)公眾產(chǎn)生的輻射劑量比核電鏈高約40倍。

從對(duì)公眾的健康影響來看，對(duì)我國(guó)核燃料循環(huán)設(shè)施及核電廠放射性流出物所致公眾歸一化集體有效劑量（2001~2005年）的評(píng)價(jià)結(jié)果為：鈾礦采冶0.81人·Sv/GWa（集體劑量為0.81人·希沃特每吉瓦年）、鈾轉(zhuǎn)化3.50×10-4人·Sv/GWa、鈾濃縮4.81×10-4人·Sv/GWa、元件制造（1996~2000年）2.09×10-3人·Sv/GWa、壓水堆核電廠2.91×10-3人·Sv/GWa、重水堆核電廠1.84×10-1人·Sv/GWa。對(duì)我國(guó)燃煤電廠氣載流出物排放所致電廠周圍居民的歸一化集體有效劑量的評(píng)價(jià)結(jié)果為16.5人·Sv/GWa（石煤電廠約為7.0×103人·Sv/GWa），全國(guó)石煤碳化磚建筑物引起居民年集體有效劑量約3.1×103人·Sv。

可見，燃煤電廠的放射性排放及其對(duì)公眾的輻射照射遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于核電站的貢獻(xiàn)；由于煤渣中放射性活度含量高于其他天然建材等材料，居住在含煤渣建材住房中的居民所受劑量也明顯偏高；總的來說，煤電鏈對(duì)公眾產(chǎn)生的輻射照射約為核電鏈的50倍。

●核電鏈?zhǔn)菧厥覛怏w排放最小的電能鏈

核電鏈溫室氣體排放僅約為煤電鏈的1%

2011年中國(guó)工程院開展了對(duì)不同發(fā)電能源鏈溫室氣體排放研究項(xiàng)目，其主要結(jié)果是：當(dāng)前我國(guó)核燃料循環(huán)前段（包括鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、元件制造、核電站）的實(shí)際溫室氣體歸一化排放量為6.2g-CO2 /kWh（二氧化碳的排放量為每千瓦時(shí)6.2克），考慮了核燃料循環(huán)后段（乏燃料后處理和廢物處置）的總的溫室氣體歸一化排放量為11.9 g-CO2/kWh。對(duì)煤電鏈，研究了煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)、煤炭運(yùn)輸環(huán)節(jié)、燃煤電站建造、運(yùn)行和退役環(huán)節(jié)和電力輸配環(huán)節(jié)4個(gè)生命周期階段中溫室氣體的直接排放和間接排放，其結(jié)果為1072.4 g-CO2/kWh。水電鏈在0.81～12.8g-CO2/kWh，風(fēng)電鏈在15.9～18.6g-CO2/kWh，太陽(yáng)能在56.3～89.9g-CO2/kWh之間。從溫室氣體排放來看，核電鏈僅約為煤電鏈的1%。在各種發(fā)電能源鏈中，核能鏈也是很低的。核能發(fā)電本身不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放，但在建造核電廠和制造核電廠所需燃料和設(shè)備過程中需要消耗能源和材料，生產(chǎn)這些能源和材料需要排放溫室氣體，而我國(guó)能源主要來自燃煤電站，所以，也可以說核電鏈排放的溫室氣體也是來自煤電廠。

我國(guó)的溫室氣體排放總量已經(jīng)位居世界前列，能源需求數(shù)量巨大且急劇增長(zhǎng)，能源利用引起的溫室氣體排放總量還將進(jìn)一步增加。核能屬于低碳、密集性能源，以核能發(fā)電代替燃煤發(fā)電，對(duì)削減溫室氣體排放量的潛在貢獻(xiàn)是非常明顯的。加快發(fā)展核能是我國(guó)構(gòu)建低碳型能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對(duì)氣候變化的合理有效選擇。

●核電鏈?zhǔn)前踩墓I(yè)

福島縣成人終身所受劑量約為10mSv或更低，不會(huì)導(dǎo)致癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加

核電鏈發(fā)生事故的幾率是很小的，即使發(fā)生了日本福島第一核電站和切爾諾貝利這樣的災(zāi)難性事故，但從整體上看，也不能改變核能是安全、環(huán)境友好產(chǎn)業(yè)這一結(jié)論。

聯(lián)合國(guó)原子輻射影響科學(xué)委員會(huì)（UNSCEAR）通過收集、分析和評(píng)價(jià)各國(guó)提供的資料以及公開發(fā)表的文獻(xiàn)，包括日本政府提供的資料，聯(lián)合國(guó)成員國(guó)提供的測(cè)量結(jié)果，聯(lián)合國(guó)機(jī)構(gòu)（CTBTO，F(xiàn)AO，IAEA，WHO和WMO）提供的數(shù)據(jù)以及科學(xué)雜志出版的文章和獨(dú)立分析等，研究和分析了有關(guān)福島核事故的輻射水平和影響，并于2013年5月27日~31日的第60屆會(huì)議上討論并通過了“2011年?yáng)|日本大地震和海嘯引發(fā)核事故產(chǎn)生的輻射照射水平和影響”的報(bào)告。綜合國(guó)內(nèi)外已發(fā)表的資料，福島核事故產(chǎn)生的輻射水平和影響是：

從公眾成員所受劑量來看，居住在20公里撤離區(qū)和謹(jǐn)慎撤離區(qū)內(nèi)的公眾成員所受最高劑量，成人在撤離前和撤離中所受有效劑量小于10mSv（毫西弗），在3月12日前撤離的約為5mSv。對(duì)于1歲以下的兒童，甲狀腺所受劑量約為50mGy（毫戈瑞）。居住在福島市的成人第一年所受到的劑量約為4mSv。對(duì)1歲兒童的估算劑量約高1~2倍。居住在福島縣其他地區(qū)的居民所受劑量大致相同或更低。在日本其他地區(qū)的居民所受劑量更低。假設(shè)將來不再采取補(bǔ)救措施，預(yù)計(jì)將來一直住在福島縣的居民終身劑量約為170mSv，顯然這一估算過高。實(shí)際的甲狀腺吸收劑量可能低3~5倍，全身劑量約低10倍。總的來說，福島核事故產(chǎn)生的劑量與天然輻射源對(duì)人產(chǎn)生的劑量大體相同，日本人所受天然輻射源的年有效劑量約2.1mSv，終身劑量約170mSv。臨近國(guó)家和世界其他區(qū)域的輻射劑量遠(yuǎn)低于日本，年有效劑量小于0.01mSv。

從工作人員、應(yīng)急人員、市政工作人員和志愿者所受劑量來看，到2012年10月末，約有24500名工作人員參加了福島核事故的有關(guān)工作，其中約15%是東京電力公司的雇員，其他為合同工。約34%的工作人員累積有效劑量不超過10mSv，約0.7%（主要是東京電力公司工作人員）超過100mSv。6名東京電力公司工作人員累積有效劑量高于250mSv，最高劑量約680mSv，其劑量90%來自內(nèi)照射（主要是放射性碘）。合同工外照射最高約200mSv，總劑量約240mSv。對(duì)于工作人員體內(nèi)碘131的測(cè)量，獨(dú)立進(jìn)行的有效劑量的評(píng)價(jià)與東京電力公司的報(bào)告在合理范圍內(nèi)是一致的。沒有考慮一些短壽命核素，特別是碘133的貢獻(xiàn)，這可能使劑量低估約20%。由于監(jiān)測(cè)滯后，在工作人員甲狀腺中未探測(cè)到碘131。對(duì)于這些工作人員，內(nèi)照射的估計(jì)存在不確定性。除甲狀腺外，工作人員的器官劑量數(shù)據(jù)沒有足夠的信息，其中一個(gè)重要的是β輻射對(duì)眼晶體產(chǎn)生的劑量。

從對(duì)工作人員的輻射影響來看， 24575名工作人員中的絕大多數(shù)小于100mSv。167人所受有效劑量在100mSv~680mSv之間，平均約140mSv；其中12名工作人員甲狀腺的吸收劑量在2Gy~12Gy（戈瑞）范圍內(nèi)，存在甲狀腺癌增加的風(fēng)險(xiǎn)，但風(fēng)險(xiǎn)很低。其他小于250mSv的155名工作人員，有效劑量主要來自外照射，相關(guān)的癌癥應(yīng)在癌癥發(fā)生率統(tǒng)計(jì)漲落范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)是非常困難的。

總之，沒有發(fā)生輻射相關(guān)的死亡和急性放射病；因?yàn)樗軇┝慷嫉陀诖_定性效應(yīng)的閾值，也不可能產(chǎn)生確定性效應(yīng)；也不可能觀察到癌癥發(fā)生率的增加。

從對(duì)公眾的輻射影響來看，公眾所受劑量通常都不大或很低。福島縣成人終身所受有效劑量約為10mSv或更低，第一年所受劑量低約2~3倍。這樣低的劑量不會(huì)導(dǎo)致癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加。對(duì)于事故發(fā)生時(shí)生活在福島縣的1歲以下的兒童，沒有發(fā)現(xiàn)超額甲狀腺癌。

從對(duì)非人類物種的輻射影響來看，對(duì)植物和動(dòng)物可能存在短期的影響。對(duì)急性效應(yīng)來說，由于劑量太低，并沒有觀察到對(duì)海洋和陸生生物的急性效應(yīng)。在放射性物質(zhì)沉積很大的較小區(qū)域，如放射性污水排入海洋的地點(diǎn)，有可能觀察到影響。其他區(qū)域，影響不明顯。

切爾諾貝利事故是核電歷史上發(fā)生的最大的災(zāi)難性事故。聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)（UNSCEAR）分別在2000年和2008年向聯(lián)合國(guó)大會(huì)提交了關(guān)于切爾諾貝利事故后果的研究報(bào)告，主要結(jié)論是：

“切爾諾貝利事故幾乎立即造成了很多嚴(yán)重輻射的影響。在1986年4月26日早晨出現(xiàn)在事故現(xiàn)場(chǎng)的600名工作人員中，134人受到高劑量照射（0.7Gy~13.4Gy）并患放射病。在這些人當(dāng)中，有28人在頭3個(gè)月中死亡，另外有兩人在事故中因其他原因立即死亡。”“在134名急性放射病患者中，到2006年已有19人死亡，其原因是各種各樣的，但一般均與輻射照射無關(guān)。”

“在1986和1987年間，約20萬名恢復(fù)工作人員受到的劑量為0.01Gy~0.5Gy。”“在幾十萬應(yīng)急工作人員和恢復(fù)工作人員中，除在受到較高劑量人群中觀察到白血病和白內(nèi)障發(fā)生率有增加跡象外，沒有發(fā)現(xiàn)可歸因于輻射照射的健康效應(yīng)。”“在事故發(fā)生時(shí)的兒童和育兒中，從白俄羅斯、烏克蘭和俄羅斯受污染較嚴(yán)重的4個(gè)地區(qū)中，觀察到了甲狀腺癌的增加，但到2005年為止，僅有15人死亡。對(duì)于考慮劑量相對(duì)較小和其所受劑量與天然本底輻射差不多的全體居民，雖然已有基于模式預(yù)測(cè)固體癌癥發(fā)生率增加的報(bào)道，但委員會(huì)決定，由于預(yù)測(cè)的不確定性、不采用模式估算受到低劑量照射的人群的效應(yīng)的絕對(duì)數(shù)。”

“切爾諾貝利事故后尚無有關(guān)某一物種的局部種群由于輻射照射而滅絕的報(bào)告。在所有地區(qū)，種群均在長(zhǎng)期慢性照射條件下生存。在隨后的2~2.5年里，種群得到了恢復(fù)。沒有觀察到對(duì)動(dòng)物種群或生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)嚴(yán)重影響”。

切爾諾貝利事故發(fā)生后20多年，全世界運(yùn)行的核電站保持安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，新建核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行都有了更高的安全水平。福島核事故后，全世界對(duì)這次事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行了總結(jié)，在事故預(yù)防、應(yīng)急響應(yīng)、安全基礎(chǔ)、安全文化等多方面有了更高的安全目標(biāo)。可見，切爾諾貝利事故和福島核事故的放射性釋放造成的直接輻射危害（對(duì)人體健康和環(huán)境）是相對(duì)有限的，也沒有改變“核電是清潔、安全的能源”的結(jié)論。然而，盡管切爾諾貝利事故和福島核事故對(duì)人體健康和環(huán)境的影響是有限的，但其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，社會(huì)影響是不可接受的。必須采取有效措施，杜絕這類事故的發(fā)生。

●核電是減排效應(yīng)最大的能源之一

一座百萬千瓦電功率核電廠每年可以減少二氧化碳排放600多萬噸

綜上所述，核電鏈?zhǔn)菍?duì)環(huán)境影響極小的清潔能源，核電廠本身不排放SO2、PM等大氣污染物，核電站流出物中的放射性物質(zhì)對(duì)周圍居民的輻射照射一般都遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)氐淖匀槐镜姿健：四軐儆诘吞寄茉矗蛔偃f千瓦電功率的核電廠和燃煤電廠相比，每年可以減少二氧化碳排放600多萬噸，是減排效應(yīng)最大的能源之一。

我國(guó)政府承諾，到2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到15%左右，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。發(fā)展核電是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)途徑。核電的安全是有保障的，與其他能源相比，核能的即時(shí)死亡人數(shù)是最少的。核電的外部成本低，對(duì)煤電有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和替代能力。

當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)投運(yùn)和批準(zhǔn)建設(shè)的核電廠均位于沿海地區(qū)，主要是因?yàn)闁|部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)而缺少常規(guī)能源資源。隨著中西部地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，面對(duì)資源、能源及環(huán)境問題的制約，應(yīng)當(dāng)積極推進(jìn)內(nèi)陸核電站建設(shè)。內(nèi)陸核電與沿海核電沒有本質(zhì)差別，而且內(nèi)陸核電站比沿海核電站有更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。在內(nèi)陸建設(shè)核電站，不僅可以保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的能源支持，而且可以減少這些地區(qū)酸雨強(qiáng)度和環(huán)境污染問題。加快發(fā)展核電也是我國(guó)華北、長(zhǎng)江流域以及中南地區(qū)改善大氣環(huán)境質(zhì)量和治理PM2.5等大氣霧霾的必要措施。

本文作者潘自強(qiáng)為中國(guó)工程院院士，姜子英為中國(guó)原子能科學(xué)研究院副研究員

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