被有些人描繪得十分可怕的放射性危害,說穿了,真是微乎其微。核電站附近的居民每年所受放射性劑量只有0.3毫雷姆。如果要給大家壹個感性上的對比,那麽壹個人若抽1枝煙的話,就相當於吸收5毫雷姆,透視壹次X光所受的放射性劑量是20~100毫雷姆,坐壹小時飛機所受的放射性劑量是0.5毫雷姆。從這些數字就充分說明,把核電站的放射性危害視若洪水猛獸,是不必要的。
我們在前面指出煤炭作為能源的缺點,並不是想在目前就取消這種傳統能源。相反,現階段煤炭仍是包括中國在內的世界的主要能源之壹;中國在制訂技術政策時,還需要確定大力建設以山西為中心的煤炭能源基地。但是,在必須發展核能的地方和時候,科學工作者就要不失時機地為決策提供科學的論證。
核電的各種材料來源中,雖然也有類似煤炭在生產中出現的對環境的危害,可是由於核燃料的能量高度密集,使其危害的範圍要小得多,人們對此綜合地作過考察。1982年瑞士由於使用核電站,全國的整個能源系統排放C02減少了1/4左右。
但目前當我們在選擇電站時,聽到的對燃煤火電的指責遠少於考慮核電時遭到的非難,這是人們受傳統觀念束縛的壹個具體反映。
現在,我們就要比較深入地分析壹下核電的安全性能,並且要在同其他能源系統作比較以後進行綜合評價。
核電的安全性究竟怎樣呢?為了解決這個問題,有些國家的核電站對外開放,組織人們參觀。實際情況說明,核電不但是安全的,而且它的危險性比其他許多能源都小。
核電站反應堆的核裝料部分決不會發生原子彈那種爆炸,它的潛在危險是強放射性裂變產物的泄漏,造成對周圍環境的汙染。
原子彈是由高濃度的(大於93%)裂變物質鈾-235或鈈-239和復雜而精密的引爆系統所組成。通過引爆系統把裂變物質壓緊在壹起,達到超臨界體積,於是瞬時形成劇烈的不受控制的鏈式裂變反應,在極短時間內,釋放了巨大的核能,產生了核爆炸。而反應堆的結構和特性與原子彈完全不同。反應堆大都采用低濃度裂變物質作燃料,而且這些燃料都分散布置在反應堆內,在任何情況下,都不能像原子彈那樣把燃料壓緊在壹起而發生核爆炸。而且,反應堆還有各種安全控制手段,來實現受控的鏈式裂變反應。在設計上總是使反應堆具有自穩定特性,即當核能意外釋放太快,堆芯溫度上升太高時,鏈式裂變反應自行減弱乃至停止。因此,在任何情況下,反應堆的核燃料部分決不可能發生原子彈那種核爆炸。
針對核電站的危險,為防止事故的發生,在設計中,采取了種種安全措施,其主要出發點是防止燃料元件的不正常溫度升高和阻止裂變產物大量逸散到環境中去。如果能做到這兩點,也就保證了核電站的安全。安全的具體措施如下:
(1)為了防止放射性物質的泄漏,核電站設置了四道安全屏障。
第壹道屏障是核燃料芯塊。
第二道屏障是鋯合金包殼管。
第三道屏障是壓力容器和封閉的壹回路系統。
第四道屏障是安全殼廠房。由於有安全殼廠房的屏障,對廠房外的環境和人員的影響微乎其微。
(2)可靠的控制保護系統。
當反應堆的功率過高,溫度上升較快,中子數增加需用的時間太短,冷卻劑流量過低時,通過控制系統可迅速實現停堆,或降低功率以免損壞堆芯。還可以采用流量控制、化學補償和液體毒物來實現控制保護。儀表、信號和控制電路都工作在可靠的狀態,對重要的參數,有三套獨立的監測控制裝置,並按照壹定的原則動作。這樣既能確保事故停堆,又可避免因儀器故障引起的誤動作。
(3)可靠的冷卻系統。
該系統可保證反應堆在正常工作狀態或發生事故時將燃料發生的熱量帶走,避免燃料元件燒毀。例如,輕水堆失去冷卻水的事故是假想的嚴重事故。如果管道破裂,其中最嚴重的情況是壹回路最大直徑的管道破裂,造成兩個斷口湧出,致使反應堆失水。堆芯將要燒壞,大量的放射性物質可能釋放到安全殼內。此時,反應堆自動緊急停閉,多重安全設施立即起保護作用:其壹,由於壹回路的壓力陡降,應急堆芯冷卻系統中的安全註水箱立即自動頂開逆止閥門,向壹回路緊急註水,補償系統中流失的冷卻劑;其二,與此同時,應急堆芯冷卻系統中的高、低壓安全註水泵相繼起動,把貯水箱中的水連續註入反應堆壹回路,保證堆芯得到水的淹沒和冷卻。安全殼噴淋泵也同時起動,把水噴入安全殼內,使殼內水汽冷凝,壓力下降,放射性物質被水吸收;其三,貯水箱中的水用完後,安全註水泵立即改從安全殼地坑吸水,再循環拄人反應堆,確保長時間冷卻需要。耐壓的安全殼廠房始終保持嚴格密封,不使放射性物質泄漏。
核電站的沒計和制造標準比常規工業要高得多,並且,為達到這些標準而實施的質量控制和質量保證也要嚴密得多。核電站甚至以可能性極小的假想的最嚴重事故作為安全沒汁的依據,並加以縱深層層設防,確保安全。核電站是現代科學技術綜合發展的產物,它的科學設計、精心制造、可靠的運行和多重安全措施使之發生重大事故的可能性比其他自然或人為災害(如飛機失事、火災、地震、水壩決口、颶、風等)要小得多。
究竟哪壹種能源系統對人類的健康造成的危險性更大呢?回答這壹問題不能只從其大小和外觀來看,必須用單位能量所造成的危險——即對人類健康造成的總危險除以該能源系統產生的凈能量來衡量。同時,還要考慮到全部能量的循環,如果僅僅計算和比較部分系統造成的危險性是不能說明問題的。
總的危險性是根據該能源系統所引起的死亡、創傷和疾病來評定的,同時要考慮能量生產的全過程,包括開始階段、中間階段和最後階段。例如,對核電站和太陽能收集器,不僅要考慮建造和運行過程的危險性,而且還要考慮開采所需的沙、銅、鐵、鈾和其他原材料,以及把它們造成玻璃、銅管、核燃料棒、鋼材等過程中的危險性,還要考慮運輸中的危險性。
將核能、煤、石油和天然氣等能源系統生產單位能量所造成的危險性進行比較,可以發現,核電站比燒油或燒煤電站的危險性要低得多。同時,計算結果表明:太陽能、風能、海洋能及木醇等多數非常規能源系統的總危險性比常規能源系統(煤、石油、天然氣、水電等)和核電的大。
大11種能源系統中,天然氣發電的危險性最低,其次是核電站,第三是非常規的海洋溫差發電系統。其他大多數非常規能源系統都有很多的危險性。但所有能源系統中最高的是煤和石油,其危險性大約為天然氣的400倍。
非常規能源系統有較大的危險性,是因為它們的單位能量輸出需要大量的材料和勞動。太陽能和風能是發散性的能,很微弱,要積聚大量的能量需要相當大的收集系統和貯存系統。而煤、石油及核能系統屬於集中形式的能,需要設備不多。天然氣需要的材料最少,建造時間也最短,風能需要材料最多,太陽能光電池需要的建造時間最長。非常規能源系統需要大量的材料,這意味著要進行開采、運輸、加工和建造等大量的工業活動。而每種工業活動都會造成壹定的危險性,把所有危險性加起來,這些非常規能源系統的危險性就相當大了。
與許多人的直覺相反,非常規能源系統,如太陽能和風能發出每單位能量對人類健康的危險性,比常規能源系統(如天然氣)和核電站要高得多。
下面將就很多人關心的核電廠運行安全及其管理作壹敘述:
運行安全要素分解
從運行的角度來看,核電廠可以分為機組、操縱員、管理層三大部分,其中管理層包括領導和職能部門。管理層同時掌握著機組和操縱員,但是管理層不能直接幹預機組的運行,只有操縱員才能改變機組的運行狀態,因而形成了三個方面和兩個關系:壹邊是操縱員與機組的關系,即人機接口;另壹邊是管理層與操縱員的關系,即人人關系。這樣,運行安全研究與管理必須綜合考慮上述三方面和兩個關系。
根據歷史經驗,運行安全問題主要是人因,操縱員自然是運行安全研究與管理的中心。通俗地說,電廠的壹切理應圍著操縱員傳。與操作員有關的要素有人員選拔考核、初始培訓、後續培訓、任務分配和獎懲激勵,其中任務分配是運行班組內部的人人關系。總的目標是要有壹個合格的能勝任的操縱員運行班組。
機組作為電廠實體,為操作員提供運行的物質環境。機組壹般要經歷設計、制造、施工、安裝、調試、維修等幾大過程。其中設計制造將賦予機組足夠的安全裕度和可靠性,以忍受壹定程度的故障和人為差錯。在運行階段,維修是關鍵點,它保證機組處於設計所規定的正常狀況。與運行安全有關的機組要素包括電廠布局、標識、色彩編碼、物質條件和清潔度等。同時,還要考慮高溫、噪音、電氣、化學等對操縱員傷害的。工業安全因素。
管理是操縱員所必需的環境,它與物質環境同等重要。管理就是服務,它包括政策、制度、大綱、計劃、協調、保障等六大方面。
在人機接口方面,應當關心的問題有主控室設計(實體布局與環境條件)、輔助診斷手段、模擬機、維修培訓設施和運行規程等。
在人人關系方面,應當特別註意的有安全素養培育、管理態度、資源分配、自我學習能力、上下交流渠道等方面。
只有具備了良好的物質環境、管理環境、人事環境,由合格的操縱員掌握,良好的機組才能創造良好的運行記錄。
運行安全管理
安全是不能直接管理的,我們只能管理促進安全所必需的電廠條件,其中也包括高層管理人員對安全的態度和承諾,推進全廠的安全素養。
由於核電發展階段上的原因,以及人力物力智力的,限制,到目前為止核電廠主管和國家核安全局對核電安全的管理側重於設計和施工,以及操縱員的取證工作,基本上還是靜態的局部的。今後,為適應核電廠投運的形勢,安全管理應當將機組、操縱員、管理層三方面,人機、人人兩關系都管起來,實現有機的全方位管理。
運行安全管理方法與執照審評過程的管理方法是全然不同的。在“是”“非”之間,管理的內容更多的是行政性的而不是技術性的,管理的方法也主要靠對話協商,鼓勵業主積極考慮如何改進運行安全。當然,對於嚴重違章,主管部門仍須輔以壹定的制裁措施。
運行安全管理中很重要的壹點是,應當設立壹定的標準,建立業主表現系統評價大綱,檢查業主的管理質量,促進和支持業主建立和維持安全素養。
運行安全問題,只要通過努力,對公眾不可信賴的安全性是完全能做到的。