核電危機

文/阿 碧

核電危機

文/阿 碧

一位佩戴防毒面具的抗議者在俄羅斯原子能部門門口抗議政府發展核能

在不少核電站的宣傳資料中，核能是一種高效、清潔且廉價的能源，比不少能源要優越得多。的確，在沒有發生事故之前，核能的確是一種非常綠色的能源。然而，日本東北地區9.0級大地震的發生，令核電站的危險性暴露出來。一時間，人們談核色變，不少國家開始對核電設施進行檢修，即將上馬的核電項目也暫緩，一些國家的民眾甚至反對政府興建新的核電站。核電，究竟是天使還是魔鬼？

核能是如何被發現的

與石油、煤炭、太陽能、風能等其他能源相比，核能的發現和利用的歷史要短得多，核能的發現只有百年的歷史。1905年，著名的物理學家愛因斯坦提出了很少有人懂的相對論。然而，這個深奧的理論卻推導出一個相當實用的質能轉換公式。這個公式顯示，質量可以轉化為能量，而且轉化的倍數是相當驚人的，是光速的平方，也就是9萬萬億倍。若是能把1千克的物質完全沒有損耗轉化為電能，居然能獲得900億度的電。

怎樣才能把質量轉化為能量呢？核物理學家發現某些不穩定的重金屬在裂變時可進行質能轉換。比如，鈾235原子在受到中子轟擊并吸收中子之后，就會裂變一些小的原子，并釋放中子。在這個過程中，會有一些質量損失，而轉化為能量。更為可怕的是，這個反應一旦啟動，就可以持續不斷地進行下去，因為裂變的過程中不斷有新的中子產生，就會不斷地觸發鈾原子裂變，直到所有的鈾原子都裂變完。一些科學家敏銳地意識到可以用鈾來制造炸彈，因為鈾幾乎可以在瞬間完成全部核裂變。根據計算，1千克鈾全部裂變釋放的能量是1千克黃色炸藥（TNT）爆炸釋放的能量的2000萬倍。最終這樣的原子彈被制造出來，并在第二次世界大戰時被投放到日本。人類第一次見識到了原子彈的威力。

原子彈不但爆炸時產生的能量和沖擊波驚人，更令人膽寒的是鈾235是一種危害人體健康的強放射性物質，它裂變的產物也大多是有害人體健康的放射性物質，如銫、碘、鋯、锝、鉬、氙等元素的同位素物質。更加令人恐怖的是，原子彈爆炸后產生擴散開來的放射性物質很難用人工的方法加以清除，只能等待它們慢慢失去放射性，有的物質可能要數百萬年以上才能完全失去放射性。因此，原子彈不僅危害當時的人，而且會危及子孫后代。正因為原子彈一類的核武器對人類的傷害實在太大，不少國家開始逐步銷毀核武器，并簽署了系列禁止核武器的協議。

核武器被禁用之后，人們開始考慮和平利用核能，那就是利用核能來發電。核電要求原子核的裂變不能像核武器那樣劇烈和短暫，必須是緩慢、可控且源源不斷地釋放出熱量。核電站的燃料棒也會發生鏈式反應，但是科學家開發出可以減緩中子轟擊鈾原子核速度的慢化劑，可以讓核反應緩慢地進行。科學家還開發出控制棒，可以吸收核反應堆中的所有中子，讓核反應立即停止運轉。核電站發電的原理和火力發電站類似，都是用燃料產生的熱能去加熱水，用熱水和蒸汽推動渦輪機發電。這些水既是防止核反應堆過熱的冷卻劑，也是推動渦輪機的載體。通過上述的慢化劑、控制棒和冷卻水，核電站就可以安全可靠地長期發電。

核泄漏會產生哪些危害

監測結果顯示，從福島第一核電站核泄漏事故開始發生的12日上午6時至24日零時止，福島第一核電站外泄放射性碘的總量約為3萬萬億～11萬萬億貝克勒爾。這個數值已超過美國三里島核事故(5級)，相當于國際評價機制的6級“重大事故”水平。而在距福島第一核電站40公里的飯館村，20日從每千克土壤中檢測到16.3萬貝克勒爾放射性銫，已經超過了切爾諾貝利核事故中的水平。歷史上最大的核泄漏事故是切爾諾貝利核事故，達到了最危險的7級。福島核泄漏與之的區別在于，包括核燃料在內的許多放射性物質是在切爾諾貝利核電站一場大火中隨煙霧排放的。但是，在福島核泄漏事故中，沒有核燃料和更多的核裂變產物外泄，只有碘和銫等易揮發的放射性物質從受損的反應堆中噴出。

核輻射究竟對人體有何傷害呢？核燃料棒及其裂變產物會產生三種高能射線，可損傷人體的肌體組織、細胞甚至DNA，這就是人們常說的核輻射。核輻射損傷較輕者，可能出現乏力、不適、食欲減退等癥狀；受到輻

地震前的福島第一核電站全貌

核電廠三維結構圖

射較重的則出現嘔吐、腹瀉、休克、白細胞數量下降、DNA受到破壞等癥狀，可能出現不孕不育和免疫能力大幅下降的惡果，更加嚴重的會很快死亡或患上癌癥。

放射性物質主要是以粉塵的形式向周邊地區擴散，并隨著雨水進入土壤和江河湖海等水域。福島第一核電站周邊地區的人們受到的傷害自然較大。目前，福島第一核電站日本震區的民眾正盡力避免減少出門的機會，出門也戴好防塵口罩，進門就洗手和換洗衣服。家里大部分時間也是門窗緊閉，就是怕沾染到室外的核粉塵。在下雨天，人們更是不愿意出門，即使出門，也盡量把自己包裹得嚴嚴實實。戴口罩十分重要，因為放射性核物質進入人體內的傷害比體外傷害要大得多。

福島及其周邊地區的水域已經受到核污染的影響。3月25日，工作人員在福島第一核電站以南大約330米處的核電站排水口附近海域監測點采集海水樣本，26日發布的檢測結果顯示,碘-131濃度是法定限度1250.8倍。每立方厘米的樣品中放射性物質強度約為380萬貝克勒爾,如果飲用這樣的水500毫升，相當于普通人1年所能承受的輻射量。人們的飲用水安全也受到危險，比如茨城縣有關部門25日說，該縣取手市24日采集的自來水樣本每公斤的碘放射性活度達106貝克勒爾，超過嬰兒安全飲用標準。千葉縣當天也公布，該縣流山市一處凈水廠23日采集的樣本中，碘放射性活度也超過嬰兒安全飲用標準。

目前，日本民眾比較排斥對來自震區的食物（比如牛奶、海鮮和蔬菜），這個現象可能會持續半年或更長的時間，因為核污染物進入土壤和水域后，污染區的蔬菜、肉、奶和海鮮都會有放射性物質超標的現象。千葉縣3月25日公布，從該縣生產的茼蒿、歐芹等6種蔬菜中檢測出超過《食品衛生法》規定標準值的放射性物質。當天查出超標的還有栃木縣產的茼蒿，茨城縣產的生菜等。受放射性物質超標影響，福島縣、群馬縣等地生產的一些蔬菜品種，已被日本政府要求暫停上市。

然而，離核電站較遠的地區（比如中國）不必過于擔心，因為核輻射的擴散與距離的平方成反比。也就是說，距離越遠，接收到放射性污染會加速減少。目前，日本監測到核泄漏產生的放射性物質主要是銫和碘。由于碘比銫輕，傳播的距離會比銫更遠，更可能從日本傳到我國，所以一度引發我國公眾的恐慌。我國的一些省市已在空氣中監測出來自日本核泄漏的放射性碘，但是這些放射性碘的濃度極其微弱，是安全限制的十萬分之一，對我國公眾健康不會構成危害。

為何各國要發展核電

既然核電站有核泄漏的風險，為什么各國紛紛要建設核電站？這是因為核電站的利遠遠大于弊。核電可以幫助人們擺脫對石油和煤的依賴，讓人們可以安全地度過能源危機；而且利用核燃料發電的成本低得多。此外，核電站不會像火力發電站那樣向大氣中排放大量的溫室氣體和污染大氣的氣體。

核燃料體積小而能量大，1千克鈾釋放的能量相當于2400噸標準煤釋放的能量。因此，核電站的運輸量要比火力發電站小得多。一座100萬千瓦的大型燒煤電站，每年需原煤300萬～400萬噸；同功率的核電站，一年僅耗鈾含量為3%的低濃縮鈾燃料28噸。由于核燃料的運輸量小，所以核電站就可建在最需要電的工業區附近。核電站的基本建設投資雖然比火力發電站大，但是它的燃料成本和維護成本都要小。火力發電站不斷地向大氣里排放二氧化硫和氧化氮等有害物質，污染環境，而核電站設置了層層屏障，基本上不排放污染環境的物質。核電站正常運行的時候產生的放射性污染也很少，一年給周邊居民帶來的放射性影響，還不到一次X光透視所受的劑量。

正因為核電的上述優勢，各國紛紛興建核電站。目前，全世界共有核電站400多座，裝機容量將近4000億瓦，其發電量占全世界總發電量的約16%。截至2008年12月，世界30個國家和地區運行的核電機組共有439個。其中美國是世界上核電站最多的國家，擁有104座，核電占該國總發電量的比例為19%。日本的核電站數量是55座，核電比例為30%，計劃到2030年將核電比例提高到41%。

為了讓核電更加安全可靠，科學家正在發展更加先進的核電技術。中國和美國已經開始建設第三代AP1000核電站。世界上包括福島第一核電站在內的不少核電站是二代核電站，它們要求有苛刻的安全級應急電源（柴油發電機組）供電，安全系統才能工作。而第三代AP1000技術采用的“非能動系統”，是靠重力等自然力來驅動和維持安全系統運作。也就是說，即便失去動力，安全系統也可以自動啟動，不受影響。此外，包括中國在內的多個國家正在研究核聚變發電技術，核聚變不會產生輻射強的重金屬，核事故的風險性極低。

如何處理核電站的放射性廢料是人們普遍比較關注的問題。在現有的大多數核電廠中，燃料棒中只有3%～4%的鈾得以利用。燃料棒使用之后成為有高放射性的乏燃料，這不僅是一種核燃料資源的浪費，而且后期處理相當麻煩。除了采用更安全的填埋處理方式外，科學家開始嘗試回收利用這些廢料。近來，中國科學家已經掌握了“動力堆乏燃料后處理技術”，實現了核廢料的回收利用。此前，只有法國、英國、俄羅斯等少數國家掌握了這項技術。

雖然歷史上出現過好幾次核電站核泄漏事故，但是我們不能因噎廢食，就像不能因為每年有數以萬計的人死于車禍而禁止汽車上路一樣。我們相信，隨著科學技術的不斷發展，核能的利用將越來越安全，越來越高效，為人類應對能源危機做出越來越多的貢獻。■

編輯：陳暢鳴 charmingchin@163.com