“核”恶魔还是天使

来源 :科学家 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ssathena
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  1895年11月8日,这个看似平常的日子,终因成为人类科技史上具有划时代意义的一天而被人们所铭记。德国维尔茨堡大学校长、著名物理学家威廉·伦琴(Wilhelm Conrad Rntgen)在这天晚上发现了X射线。原子核的神秘面纱从此被揭开了。
  当人们打开原子核的大门,惊叹原子核的射线能穿过厚重的金属板和坚固的混凝土时,无论如何也不曾想到它会给人类带来巨大的灾难。从1945年的广岛、长崎到1986年的“鬼城”切尔诺贝利;从1979年美国三里岛核事故到2011年的日本福岛核事故,“核”像极了来自地狱的狰狞的恶魔撒旦。
  安全之问
  2011年3月11日,日本东部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸。地震后,日本福岛第一核电站随即安全停堆,但巨大的海啸摧毁了核电站的冷却系统,导致严重的核泄露。日本最后将核泄漏事件定性为7级核事故,级别等同于1986年发生在乌克兰的切尔诺贝利危机。福岛一时聚集了全世界的目光,各地反核游行活动此起彼伏。人们对核能的疑问也不断被抛出来:到底该不该发展核电?核能是天使还是魔鬼?
  福岛核危机之后,中国立即暂停了所有核电项目包括在建项目的审批,并对现有核电站机组进行严格排查。3年冷冻期之后,国内核电产业发展势头再起。2014年4月18日,国务院总理李克强在国家能源会议上指出,在采取国际最高安全标准的前提下,适时在东部沿海地区启动新的核电重点项目建设。湖南桃花江核电站的报审工作今年也提上了日程,这意味着中国第一座内陆核电站即将诞生。而与此同时,核安全的话题也引来了更多关注。中国核电是否会重演前苏联、日本的悲剧?什么是国际安全标准?核泄漏对环境、对人的危害是什么?为什么要发展利用核能?这一系列问题都反映了公众对于核能认知的迫切需求。
  一百多年来,“核”对人类社会的发展起了不可替代的推动作用。如今,核电占世界总发电量的比例已经接近1/5。随着一些常规能源如煤炭、石油、天然气等日益枯竭,加上人类对环境保护的意识越来越强,在将来,核能必将发挥出更大的作用。然而,一向以“清洁”“高效”标榜的核电,也并非对环境毫无影响。其中一个最大的问题就是“废热”排放。由于核电站机组工作时需要大量的冷却水,这些被加热的废水排放出去,将会使地下水体温度升高,引发水生生物死亡。另一方面,废热也会加剧城市热岛效应,导致局部气候反常、极端天气增多。
  除此之外,人们最关心的还是核辐射对人体的伤害。例如,核电站一旦发生泄漏,会对环境和人造成多大损害?即使不泄露,核电站周围的居民健康是否会受到影响?准确地说,核电站工作所需的原料就是大量具有高放射性的物质,如铀235,钚239。但一般情况下,这些物质都被封闭在一个安全的环境里发生核反应,释放能量。遇到突发情况(地震、海啸),核反应堆会被冷却关停,核燃料留在锅炉中,等待重新启动。然而天有不测风云,人类对核反应的掌控技术并没有成熟到零风险的程度,一旦发生冷却系统故障(如福岛核电),或堆芯熔化(如切尔诺贝利)等情况,就极有可能导致爆炸,这时大量放射性燃料泄漏出去,将造成不可预知的恶果。
  辐射之问
  核辐射对生物体的伤害是怎么造成的呢?生物体内有大量的分子,分子内部的化学键一般键能为2到10个电子伏。核辐射是放射性物质释放出的一些快速运动的微观粒子,其带有的能量比分子里面的化学键的键能高。因此,当这些核辐射的粒子碰到人体时,有可能会破坏人体内分子的化学键,造成分子的性质改变,这样就可能会对人体造成损伤。一般来说,一些轻微损伤随着人体的细胞代谢,都可以自动修复,只要我们受到的核辐射水平不超过一定的数值,就可以认为是安全的。那么,到底这个数值是多大呢?
  用来衡量辐射对生物体组织的伤害(剂量)的数据,国际单位是Sv(Sievert,译作西弗或希沃特),实际使用中很多数据比较小,常用mSv(毫西弗,千分之一)或者μSv(微西弗,百万分之一)。按照国际辐射防护组织ICRP的标准,如果人体瞬间接受辐射量超过200mSv,就会对身体造成危害,超量接受辐射会严重伤害脑中枢,还可能使人在几小时内死亡。
  从ICRP制定的《辐射剂量图表》不难看出,在核电站工作的员工一年累计受到人工辐射量远远低于做一次胸片检查的辐射量。这个数据尽管看起来让人难以置信,但却是真实的。只要核电站在安全地运行,不出现意外,就基本不会损害人体健康,更不用担心周围几公里外的居民受到影响了。按照世界现行安全标准,核电厂在设计建设时,明确要求核电厂附近公众一年受到的辐射剂量不能超过0.25mSv,而一个人做一次X光照射检查所受到的辐射是0.05mSv~0.15mSv,一次CT检查大约是10mSv。因此如果核电厂正常运行,周围环境受到的辐射是非常低的,一年累积辐射量最多相当于一个人照了一次X光。
  关于核电站是如何阻挡核燃料对外界辐射的,清华大学核能与新能源研究院吴宗鑫教授介绍,核电站反应堆采用多道屏障纵深防御体系。以国内的大亚湾核电站为例,反应堆设有三道保护屏障:第一道是核燃料芯块和包壳,有效防止放射性物质外泄;第二道是20厘米厚的钢制压力壳将一回路系统密封;第三道是安全壳,容积达49000立方米,比福岛第一核电站大15倍。正是有了这样的多重保护,距离大亚湾核电站10公里半径范围内环境放射性水平才常年低于安全界限。
  面纱之下
  核能总体来说是清洁能源,由于其零“碳”、零“氮氧化物”排放,将会减少很多环境问题,如全球变暖、大气污染、酸雨等。核电站相比其他发电方式,诸如火力发电,水力发电,具有自身独特的优势。
  火电需要消耗大量的煤和石油,它们都是地球上有限的资源,一旦消耗殆尽,将直接影响人类社会的发展。而核燃料虽然也是有限资源(地球上天然铀和钚等储量是一定的),但其利用效率高,2.1千克铀235完全裂变时产生的能量约相当于2500吨煤的热量。此外,核燃料反应后的废料经过处理,又可以重新用作核原料。目前核废料循环利用技术水平最高的国家是日本。   水电虽然是可循环、可持续的清洁能源,但受到季节和水流量的影响,其发电量不稳定,包括风能也是如此。另一方面,水电站建设对河流流域生态的影响也要划入考虑范围。
  发达国家步入后工业时代以后,对环境的要求越来越高,对于“核”这种清洁能源的使用率越来越高。尤其是对于自然资源相对匮乏的国家,核能更是首选。法国的核能占国内能源比重达90%(2008年数据为87.5%),居世界第一。法国大量建设核反应堆不仅充分满足了国内的电力需求,还向西班牙、比利时、瑞士、德国等欧洲邻国出口电力。其核电技术也十分成熟,中国第一座核电站“秦山核电站”就是引进了法国的设备与建造工艺。
  目前,世界上一共有400多座核电厂,而中国运行的核电机组有17座,另有29座在建。但中国的核电占国内总发电量的比重仅为2%左右,离世界平均水平的6%还有一定差距。
  在促进能源结构调整的政策因素和能源需求的经济因素驱动下,中国核电的发展势在必行。但建设核电站需要考虑的因素很多,因此对核电站的选址也提出了很高的要求。
  核电站分为临海核电站和内陆核电站。在中国目前还没有一座正式运行的内陆核电站,而发达国家已经建有很多座。核电站建在海边,一方面是对水源的需求,核电机组工作时,摄取海水进行冷却十分方便。但根本因素还是经济因素,核电站需要市场,沿海城市一般人口密集,电力需求量大。此外,核电选址对安全性也提出了很高要求,比如地形、地质结构。内陆核电站的理想选址是“三面环山,一面临水”,这样的地形有利于保障核电站一旦发生泄露时,污染物不容易扩散出去。核电站一般要求远离居民区,比如5公里以内不能有村庄,10公里以内不能有城镇,万一发生事故了,附近的人要方便撤离,救援的人要方便到达。
  核武之忧
  “核”潜在危害的两大来源,除了核电站,就是核武器了。1945年的两颗原子弹——“小男孩”与“胖子”,让人们第一次领教了“核”的毁灭性力量。日本广岛、长崎两个中等城市在瞬间被夷为平地,23万人在爆炸中丧生。二战结束了,但这场核浩劫却成了人们心头挥之不去的阴影。
  半个多世纪过去了,人们呼唤的“无核化”没有实现,相反,大规模核扩散的危机却步步紧逼。在美、苏、中、法、英五国亮出自己的“蘑菇云”之后,一些原本没有或不允许拥有核武器的国家也千方百计地谋求发展核武器,成为“核门槛”国家。印度、巴基斯坦进行了核试验,以色列和日本虽未公开进行核试验,但以色列已经是公认的拥有核武器的国家,日本则完全具备生产核武器的技术条件,伊朗和朝鲜也蠢蠢欲动。根据国际原子能机构的估计,目前拥有核武器制造能力的国家至少有40个。尤其是在今天,铀弹的制造技术已经广为人知,其保密性不再像几十年前那么高,如果核武器被恐怖主义利用,后果不堪设想。
  虽然自从1945年以后,再也没有见过哪个国家真正在战争中使用核武器,但核试验却几乎没有停止过。
  风景秀丽的马绍尔群岛,坐落于太平洋最深处的马里亚纳海平面附近,其中有一处环礁,由36个小陆地组成,名为比基尼岛。这里风平浪静、物产丰富,是马绍尔人世代聚居的地方。然而,从1946年开始,美国在此进行了多次原子弹和氢弹的爆炸试验,当时时装界正巧发明了一种相当暴露的泳衣,完全突破当时人的传统底线,发明者认为其影响力无异于一次核爆,故取名为“比基尼”。手无缚鸡之力的马绍尔人遭到美国军舰驱赶,迁徙到200公里以外的奇利岛,但他们的噩梦才刚刚开始,因为美军并没有告诉他们核试验的真正危害。
  1954年,美国第一枚实用型氢弹研制成功,随即决定在比基尼环礁测试。氢弹在离地大约2米的地方爆炸。美军预测这枚炸弹的威力相当于600万吨TNT,但爆炸场景很快让观测人员傻眼了,这绝不是600万吨的TNT!氢弹附近的三座岛屿在爆炸瞬间就消失了,爆心形成一个大深湖,直径2000米,深80米。人们在220千米远的地方都可以清楚地看到亮光。蘑菇云笼罩南太平洋100千米的范围,放射性尘埃飘散至澳大利亚和日本。
  爆炸当天,日本“幸福龙5号”渔船正在离比基尼环礁约160千米的公海上航行。一位船员在当天的日记中这样写道:“天亮之前,天空被照得很亮,不久有烟柱升起。两个小时后,我们发现船上散落了大量氢弹爆炸后的灰。”可惜当时船员们没有意识到,飘散到他们船上的,是具有辐射、可以对人体造成伤害的“死亡之灰”。渔船回港后,许多人都被送到了医院,生命垂危。
  多年的核试验,使居住在附近的马绍尔人都不同程度地出现了恶心、腹泻、脱发、甲状腺肿等症状。直到1958年,美国迫于联合国的压力,才终止了该地的核试验。
  如果说,科技是一把双刃剑,那么这一特点在“核”技术的发展中体现得尤为突出。能量越大,其破坏性越大。无论是核电技术,还是核武器,以人类现有的技术水平,还无法完全驾驭。核电技术虽说已经很成熟,但风险依然是存在的。目前各国已经开始投入新一代核电技术的研究,或许在未来,核电的安全性将更加优越。
  鉴于核爆炸辐射的危害,一些发达国家已经开始研制核弹的替代品,比如核同素异能炸弹、激光弹等,这些炸弹不但消除了核污染而且威力也大大增强。核武器无论怎么发展,对于生活在地球上的人来说,都是一颗不定时的毁灭弹。对于“核”,人类除了要有敬畏之心,更多的是需要加强对“核”的监管和控制,因为这把双刃剑的暗面,永远没有消失的那一天。
其他文献
随着"4D"产品广泛应用和深入,"4D"产品的质量越来越多的引起人们的重视,"4D"产品作为新型测绘产品,其质量检验显得尤为重要。"4DChecker"是用于数字测绘产品质量检验的专业软件,适用于DOM、DEM、DLG、DRG等数字测绘产品的质量检验。主要介绍利用"4DChecker"进行数字正射影像图(DOM)质量检验的步骤、内容和方法。
如果说环保正在成为一种时尚,那么垃圾分类应该是其中一个不可或缺的元素。种类繁多的垃圾,不再堆积成山,而是像货架上的商品一样摆放有序,或许这才能表明一个国家,一个城市真正走在文明世界的前列。  五十年代的中国人,会被老外称赞讲文明,因为他们的垃圾分类做得实在太好:橘子皮可以用来制药,生物垃圾用来做堆肥,废布料拿来修修补补,就连挤完的牙膏皮也可以攒着回收。但那毕竟是物资短缺的时代,国人垃圾分类的意识还
期刊
由北京口腔医学会主办、口腔颌面修复学杂志及北京博雅伟业国际会议服务中心承办、解放军总医院口腔医学研究所协办的2020第8届人工种植牙新技术及种植咬合疑难修复学术论坛
目的:探讨微创颅内血肿穿刺引流术治疗心脏病合并脑出血的护理效果。方法:选取我院2015年1月至2017年1月收治的心脏病合并脑出血患者60例作为研究对象,依据护理方法的不同分为对
随着埃博拉病毒疫情加剧,8月8日世界卫生组织宣布埃博拉出血热进入全球警戒状态。自埃博拉冲出西非后,世界各国也都加强了出入境管理,严防埃博拉病毒侵入。埃博拉病毒的出现已经
期刊
篮球运动是深受少年儿童磐爱的运动项目之一,特别是投篮动作少年儿童是人人喜爱。多年的业训使我们懂得:投篮是各级球队用时最长,队员也最愿练的项目。作为敦练都懂得投篮得分的
在历史的舞台上,每个时代,只有极少数命运的宠儿,能够站在风口浪尖上展露锋芒,但是,也有在时代的浪潮中沉浮,历经磨难方显真我本色的群体。在美国的航空航天界,洛克希德·马丁公
期刊
随着电网的发展,设计的不断更新,高电压及大容量的变电站多数采用铝镁合金管作为汇流用管母线。使用铝镁合金管母线具有占地面积少、构架简明、布置清晰、腐蚀率低而经久耐用
实践操作技能的训练是高职工程测量技术专业人才培养的重中之重,但大部分高职学生自主学习能力较弱,因此如何有效利用信息化资源提高学生的测绘技能是一个挑战。结合专业特点
四川,因土地肥沃、物产丰富,风景优美、气候宜人,素有“天府之国”的美称。但就在两千多年前的战国时期,这里却是水患频发、旱涝无常,哀鸿遍野、民不聊生的蛮荒之地。个中原因,还要
期刊