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来源 | 中国核电信息网 一 什么是清洁能源 查阅资料，清洁能源的定义是，它们的开发利用不会污染环境或较少污染环境。新能源是清洁能源，它区别于常规能源(煤、石油、天然气、水能等)。目前，国内有种设定，限定清洁能源只包括太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能。显然这种设定忽略了核能既是新能源、更是清洁能源的认知，或是缺乏对核能应用、发展及其特性的了解。 当前，核能(裂变能)和平利用已为人类掌握，并已应用于发电、动力、供热、海水淡化等诸多方面，且不断与时俱进，保持高科技与创新集成之特点。核能应用中不产生二氧化碳，对环境的影响也有越来越严密的标准和监控措施保障。随着核能技术领域的开拓，核聚变能的应用，将给人类带来一个资源无忧、环境更美、空气清新的能源大世界。因为核聚变能量更密集，不仅不产生温室气体，也不产生带放射性的乏燃料，具有更优越的清洁能源和新能源特征。 因此，无论是从技术角度，从环境保护角度，还是从可持续发展角度全面考虑，核能都归属为新能源和清洁能源之首。 为此，各国将核电作为控制世界温室气体排放的最重要措施之一。中国是重要的承诺减排温室气体成员国，且在我国能源分类中，核电实际上被列入清洁能源范畴，早已见证于国家相关统计和报告中。 去年，被誉为全球气候变化领域先锋学者的美国哥伦比亚大学教授詹姆斯·汉森总结了其研究成果，曾在北京大学就气候变化的机遇与挑战发表演讲时，表述了“核能是应对中国雾霾的速效药”的深刻内涵，更加证实：核电不仅是新能源，更是清洁能源。 二 解析“核电是不是清洁能源”的问题 当前，社会上有个别人受专业或心态的局限，刻意扭曲对核电是清洁能源的认知，制造一些模糊、甚至错误的概念。我们拟从专业角度讲点科学道理和常识，用事实和数据澄清谬误，共同深化对核电是清洁能源的认识，增进对核能和平利用的信心，共创能源结构合理、空气清新、环境优美的新纪元。 1. 有人认为核电有放射性，误识“核电不是清洁能源”。 实际上，放射性广泛存在于地球及宇宙空间，并非核电所独有，而且核电厂的放射性对环境影响很小，不能成为否定核电依据。 以下分享，可加深我们对放射性的了解： 1 宇宙中有宇宙射线，太阳核聚变释放能量的同时释放大量中子，诱发放射性产生。 2 地球上存在大量天然放射性核素，主要有钾K-40、钍Th-232、铀U-235、铀U-238等十余种，以及它们衰变的多种产物，如铅Pb-210、钋Po-210、镭Ra-226。它们的主要特点是：地壳中总量大、含量多（如铀，在海水中平均含量为3.3×10-9t?/m?3，总量约40亿t；在深至25km地壳岩石内平均含量2.5×10-6，总量约1014t；铀资源品位在0.05％～16％之间），且处于非均匀分布，半衰期特别长。? 核裂变产物中的放射性核素主要有17种，如氪Kr-85、碘I-131等。 一般核反应生成的放射性核素共约114种，如氚T-3、碳C-14、钴Co-60、铀U-233等。 3 当今，地球上人类可能遇到的各种放射性影响，其年平均有效剂量大致如下表所示： 各种放射性影响年平均有效剂量（单位mSv/年）  注: 天然本底辐射年均有效剂量2.42mSv/a，其构成主要是：宇宙射线0.39 mSv/a，陆地Gamma射线0.46 mSv/a，建筑材料、氡及其衰变子体1.3 mSv/a，人体内放射性核素0.27mSv/a。 4 地球上（自然界）存在的放射性被称为天然本底，它占据环境中有效剂量的92.1%，其次是旅行和辐射医疗占7.2%以上，核电厂放射性影响非常小，仅占0.08%以下。 因此，说放射性是核电造成的，扩大核电的负面影响，甚至说“核电不是清洁能源”，这是违背科学和客观实际的。 2. 有人说“核电乏燃料半衰期超过地球寿命”，夸大其辞，断言“核电不是清洁能源”。 其实，半衰期长短不是衡量放射性强度和危害作用的主要物理量，更不是唯一的。放射性半衰期只表示衰变的快慢，而不是辐照或污染程度的最终标志。 通常描述某种核素的放射性作用有四大要素，主要是：放射性强度、射线形式能量、核素质量含量、半衰期。 放射性衰变规律是： At/Ao＝(1/2)-t/T 式中A为核素放射性强度，t为时刻、T半衰期的关系。 S＝1.16x1020/M.T 式中S为比活度，M为核素摩尔质量(g/mol)，T为半衰期(h小时)。 半衰期T越长，放射性强度A和比活度S越低；相同时间内辐射影响越小。 只以半衰期长短说事，由此否定核能和平利用，显然不客观，或是缺乏科学知识的。 通过盘点以下事实，可充实我们的认知。 1 半衰期最长的核素有：K-40，12.6亿年，比活度为0.26×105Bq/g；Th-232，141亿年，比活度为0.40×104Bq/g；U-238，45亿年，比活度为0.123×105Bq/g；U-235，7.1亿年，比活度为0.79×105Bq/g。这些核素都是天然放射性，和地球共存，其比活度都很低。 2 核电反应堆燃料和乏燃料中的核素主要包括： 核电厂燃料主要成分是U-238和U-235。 在乏燃料中，这两种铀元素仍占95.4%，但它们属天然放射性核素，并不是核反应产生的。在乏燃料中，U含量95.4%，比活度15TBq/tu，其中U-235富集度0.83%；钚Pu含量0.9%，其中Pu-239富集度约0.53%，半衰期2.4万年；还有 Pu-238、Pu-240、Pu241，以及Np-237、Am-241、Am-242、Cm-242等。其中镅Am-241含量仅0.014%，半衰期432年；Cm-242，含量0.0047%，半衰期163天。 乏燃料经后处理，其中铀从乏燃料中去除99.8%，钚从乏燃料中去除99.6%～99.9%，其他锕系也可逐一分离出来。在卸料至后处理的10～20年间，短半衰期核素衰减幅度极大。 3 裂变产物中初级产物有80多种，衰变次级产物300多种，其总含量3.09%，经冷却150天后，比活度为15.5×1016Bq/g。 裂变产物中的核素，大部分半衰期在几十天甚至10小时以下，余下部分的半衰期处于10～30年间。因此，裂变产物放射性比活度下降很快，一般经10～20年衰减可下降4～5个量级。 4 核电厂乏燃料中放射性核素的处置 核电厂乏燃料通过后处理回收铀、钚、锕系核素，冷却10～20年，对含有剩余核素的放射性废液进行固化处理，最终将固化体送至永久处置场处置。处理过程都在严格的封闭系统中完成，且全程接受核安全及环保当局的监管，不会污染环境。 3. 有人认为“核电厂事故会污染环境”，核电“不可列为清洁能源” 1 世界核电历程60余年，先后投运核电机组600余台，累计安全运行16800多堆年，为30多个国家和地区发挥了巨大的社会经济和环境保护作用。虽曾发生过三次五级以上严重事故，而造成附近部分地区环境污染事故仅2起，其中人员辐照致死事故仅1起。事实表明，核电厂发生严重事故、大量放射性外泄机率极低，不应以极个别事件否定核电整体安全性。 2 核电厂安全性不断提升，严重事故概率已从二代技术的10-4/堆年，降至三代技术的10-5～10-6/堆年，大量放射性外泄概率降至10-7～10-8/堆年。此外，核电厂的设计与建造都加设了抵御外部事件的设施，可防御天然和人为因素破坏。 3 我们知道，不同行业都存在相应的健康风险。据2010年OECD核能署统计1969～2000年期间发生严重事故情况，可清晰了解到能源行业的健康风险数据，比较可接受程度。如下表： OECD发布1969～2000年对不同行业健康风险比较数据  其中，核能事故次数最少，仅占0.053％。 4. 核电不排放CO2、SO2、NO气体，价值赫然，倍受关注 1 核电的减排效果。 按照燃煤火电1kwh燃烧标煤312g计算，即可获得核电减排的巨大效果，如2014年核发电量2330Twh，使当年少烧燃煤7.27亿t(标煤)，同时减排CO2约20亿t、SO2约0.063亿t、NO545万t。 2 国际能源机构为了表达对清洁能源减排有害气体的价值，已为燃煤火力发电测定了发电的外部成本，其中SO2外部成本16.3分/kwh，CO2排放外部成本15.0分/kwh，合计外部成本31.3分/kwh。 以2014年世界核发电量2330Twh计算，核电为人类创造的减排价值达：31.3分/kwh×2330Twh=7290亿元。此量化已经十分清晰地告诉我们，核电作为清洁能源的价值，效果十分显著。 3 欧盟和美国能源联合研究发电行业的外部成本。  注：以上数据单位为欧分/kwh。欧盟平均电力外部成本8欧分/kwh，全球碳排放指标价格16美元/t CO2 分析上表可知，核电的外部成本仅次于风能，比水电、太阳能、生物质能的外部成本都低。事实已经鉴证，核电是清洁能源的地位无可非议。 5. 核电厂乏燃料中的放射性会不会衰变减弱 1 以压水堆核电厂为例，若装机容量1GWe，核燃耗深度为33000MWd/tu时，乏燃料卸料放射性活度高达n×106TBq/tu以上；1个月后可减少至1/20倍，冷却150天后，比活度降为15.9×10^4TBq/tu，其中裂变产物15.5×104TBq/tu，锕系核素比活度0.47×104TBq/tu。 2 第10年乏燃料比活度为1.16×104TBq/tu，是第1年的7.26%；裂变产物比活度为1.15×104TBq/tu，是第1年的7.4%；锕系核素在后处理回收后，剩余比活度1.8×10TBq/tu，是第1年的0.38%。 3 第100年乏燃料剩余部分比活度3.07×102TBq/tu，为第1年的0.19%。 4 第500年从已降20倍后，再降低10万倍。 5 第1000年乏燃料比活度为9.1TBq/tu，是第1年的0.0057%，其中裂变产物活度0.8TBq/tu，剩余锕系活度1.4TBq/tu。 放射性活度衰减特征是，裂变产物半衰期短，按日衰减较快。锕系核素回收，使放射性减少，最后剩余放射性中，Pu-239和U-238仍占一定比例。 最终，放射性废物要通过固化处理和高放射性废物处置来管理。 6. 停堆后的燃料释热如何处置，是核电安全的重大问题 1 停堆释热包括由缓发中子引起并增殖的剩余裂变释热，在停堆最短时间起主导作用，其近似表达式：Pt/Po=0.15e-0.1t 。 2 放射性衰变，缓发射线释放能量──发热，其中极短半衰期核素在较短时间内起重要作用，之后，按半衰期依次决定发热。 3 综合发热近似值可表示为：Pt/Po=0.07t-0.2  4 停堆后燃料余热，0～20秒内，主要是剩余裂变释热，比值15%～2%。随后半年，主要是短半衰期核素，释热比值2%～0.25%。然后至第10年，降至0.08%。第100年降至10-7以下。均由长半衰期核素衰变产生。 5 排放堆芯余热，确保堆芯安全不发生融化事故措施包括： ①加快停堆速度，控制棒落棒时间在2秒内，确保停堆深度（Keff限值）。 ②保证反应堆冷却剂循环泵停电惰转能力  ③建立相匹配的停堆余热导出系统，补充水、含硼水注入系统等。 ④建立事故热量导出、防止堆芯熔化的措施。 ⑤建立乏燃料池冷却系统和补充水、含硼水系统。 ⑥采用非能动安全系统或非能动＋能动安全系统，解决余热导出，达到确保安全的要求。 由此，可以明了，核反应堆余热导出不成为核电站的安全漏洞。 综上所述，核能是清洁能源，完全符合“不污染或少污染环境”的要求和标准，已有充分的科学依据和实践证明。明确和维护核能是清洁能源，在实践中具有重要意义： 1 遵循科学发展观，有利于澄清事实，落实清洁能源政策； 2 贯彻能源发展方针，有利于调整结构，安全高效发展核电； 3 坚持发展核电，有利于稳定供给、清洁空气、治理雾霾； 4 完善核电与燃料循环体系，有利于节省资源，保护环境； 5 坚持摆事实、讲道理，有利于辩明是非，疏解公众困惑。 |
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