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核能利用存在的挑战
核能利用存在的挑战
摘要:
人类社会对核能的开发利用可以有效地缓解能源紧缺和环境问题,但核能利用安全、健康、环境、风险等多方面的问题,这些已经逐渐成为国际社会新的不安全和不稳定因素,对国际社会构成了新的威胁与挑战。
本文着重从安全、环境、风险三个方面进行了阐述,分析了核能利用所引发的问题,面临的挑战。
关键词:
核能开发利用;核能安全;环境保护;风险
1.核能利用的现状
核能利用是人类能源科技文明发展的必然选择,作为一种清洁、低碳的能源,核能在优化能源结构促进核能减排、减轻资源约束等方面具有不可代替的作用。
[1]
目前,全世界现有433座核电机组在运行、总装机容量为3.49亿kW、核电占全球总电力生产量的16.1%。
全世界已有17个国家的核电在国家电力生产中的比例超过25%,其中发达国家核电所占比重,法国为77%,韩国为38%,日本为36%,英国为28%,美国为21%(美国在全球核电总装机容量中所占比重为29%),加拿大为12%。
近年来全世界核电发电量维持在总发电量的1/6左右,达到了可以和煤电、油电、水电、气电平起平坐的地位,核电已经成为世界能源的重要组成部分。
我国(不包括台湾在内)有3座核电机组在运行,我国目前已投入运行的核电机组容量6700MWe,核电占全国电力生产总量不足2%。
为满足我国经济持续发展对能源的需求,加强能源结构的多样性,提高能源安全,我国政府已将核能作为我国能源结构的重要组成部分,并计划到2020年使我国核电装机容量达到32~36GWe,至少占到届时全国装机容量的4%。
要实现这一目标,就要从现在起到2020年的15年间增加23.3~27.3GWe的核电容量,即新建23~27座1000MWe的核电机组。
这将是一个既对电力生产又对环境都将产生巨大影响的工程。
2.核能安全关现状
随着世界范围内各个国家对核能利用的不断加强,核能安全问题也受到各个国家的广泛重视。
2.1国外核能安全观
2.1.1东盟国家
1995年12月在曼谷举行的第5届东盟峰会上,东南亚10国签署了《东南亚无核区条约》,1997年该条约正式生效,成为世界上继拉美无核区、南太平洋无核区、非洲无核区之后的第四个无核区条约。
根据《东南亚无核区条约》,东盟通过有关机制以及成员国的自律,对本地区的核问题进行区域治理。
[2]
印度尼西亚是东南亚最大的经济体,也是最早和目前最热衷于发展核电的东盟国家。
目前印尼在东盟国家中拥有较为成熟的核技术,自20世纪50年代后期它就开始发展核技术。
但是印尼的核能发展由于安全问题受到了阻碍。
首先,环保组织和民众的抗议活动对于印尼的核电计划产生了一定的牵制作用。
其次,印尼政府和国会内部也不乏反对核电的声音,他们认为印尼地处地震和火山多发的断裂带上,再加上技术水平限制和恐怖事件频发,核电厂的安全运行恐怕难以保证,因此要求政府更多地考虑环境和社会责任。
澳大利亚、新加坡、马来西亚等邻国政府和公众也担心印尼未来的核电厂如果发生事故,有可能溢出国界,殃及周边。
2007年7月,大地震导致的日本柏崎刈羽核电站发生泄漏事故,这在印尼及其邻国引起不小的震动,也进一步加剧了周边国家对印尼发展核电安全性的担心。
但7月19日,印尼能源与矿物资源部长布诺莫对国内外媒体表示,印尼建造核电厂的决心不变,对选址的安全性也有信心。
1992年缅甸加入《核不扩散条约》,2001年11月,国际原子能机构派出核查小组赴缅评估,认为缅甸尚未达到该机构关于保有核反应堆的最低安全标准。
美国明确反对俄罗斯帮助缅甸建核反应堆,英国也对此表示担忧。
西方国家托辞技术原因,实际上担心的却是缅甸发展核能的政治风险。
从国际关系的角度看,缅甸核问题更多体现于传统安全范畴,核能计划也在很大程度上依赖于同俄罗斯的政治关系。
20世纪70年代泰国就探讨过发展核电的可行性,但由于担心环境污染而在1992年放弃。
经过可行性研究,2007年5月,泰国政府决定将发展核电厂列入长期能源计划。
目前泰国正在制定发展核电的整体规划,一些泰国政府官员仍担心核废料会造成环境污染,以及核电厂可能成为恐怖分子袭击的目标,这些都是泰国发展核能需要考虑的安全问题。
[3]
菲律宾从20世纪80年代中期就有意兴建核电厂,1984年,马科斯政府曾投资20多亿美元在巴丹省建成一座620兆瓦的核电厂,之后因邻近皮纳图博火山等安全因素而废弃,该火山后来于2001年喷发。
作为东南亚国家中建成最早的核电厂带来的深刻教训,是由于缺乏有力的安全标准、充分的经济可行性评估和贪污对公共决策的影响,最终让菲律宾人背上数十亿美元的巨额债务。
近年来,菲律宾不但接受国际原子能机构对本国核能规划的指导,而且对于加强东盟在核问题上的区域治理也比较积极,因为除了上述事件外,近年来它也感受到核污染带来的现实冲击。
宏观地看,菲律宾政局不稳定,反政府组织的武装活动比较活跃,再加上历届政府的治理能力备受怀疑,核能发展的道路将不会平坦。
从冷战时期直至今天的东南亚核问题,折射出安全观念从以国家为中心到以人的安全为中心的发展,并越来越呈现安全的多维性。
从安全机制的操作层面看,东盟传统上奉行的对成员国事务的不干涉原则可能会受到来自官方或民间的要求各国政府在核安全问题上增加透明度的挑战,直接原因之一就是此类问题(比如核泄漏对海洋的污染)很容易造成区域性后果。
未来东南亚共同体的建设,在一定意义上也将在东盟对本地区核问题的治理议程中得到反映,并且有关的国际制度在东南亚核问题上所承担的安全功能也越来越得到重视。
2.1.2西方国家
上世纪美国核能工业的发展经历了一个跌宕起伏的过程。
五六十年代时期,美国核能处于起步和迅速扩张阶段;[4]但是,随后经济利益与公众支持发生了明显的转向,核能技术的反对声音越来越多;七十年代后期,美国公用事业公司便没有再订购新的核电站。
在美国核能命运起伏的过程中,美国核工业管制体系发挥了超出预料的重要作用。
美国核工业管制体系的演变主要分为四个阶段:
第一阶段是1946年至1956年,美国核工业管制体系的初步建立;第二阶段是1956年至1962年,Price-Anderson法案的通过与管制体系的调整;第三阶段是1962年至1979年,AEC的后期与NRC时代的到来;第四阶段是1979年至今,美国三里岛核事故的发生与美国核能工业的衰落。
在整个期间美国共出台过4部法律,1946和1954年的两部《原子能法》、1974年的《能源重组法》以及1980年的《核安全、发展和演示法》来进行核能发展的安全管理和监管。
上述可见,美国核工业管制体系的整个演变过程主要体现为机构的设置及其职能的调整,以及管制程序的变化。
澳大利亚地理位置较为特殊,靠近于南极上空臭氧层,对于人类活动造成温室气体的排放所带来损害的体会特别深刻。
从安全角度限制了澳大利亚过早开发核能。
但是有关实践反映了核能的使用对于降低温室气体的排放量具有非常重要的作用,并且可以缓解对于传统能源的依赖,澳大利亚总理于2004年表示,在能源的白皮书中政府也将充分考虑核能因素。
澳大利亚属联邦制国家。
从联邦法律层面来讲,澳大利亚主要通过以下法律规范核能开发和利用活动,进而确保核能的安全:
作为《南太平洋无核区公约》的缔约国,澳大利亚联邦在1986年颁布了《南太平洋无核区公约法》,严禁在澳大利亚制造、试验与拥有核武器,也严禁研究与发展核武器。
1987年《核不扩散保障法》创立了一个保障体系,为澳大利亚履行公约以及与IAEA签订的双边协议义务提供了法律基础。
该法规定,在澳大利亚禁止制造、试验与拥有核武器或者研发与核武器有关的产品。
法国向来非常重视核能的开发、利用以及安全问题,因此其法律制度也相应地发展得比较完备。
法国政府对于高放射性废物的安全管理问题高度重视。
法国议会针对放射性废物的安全管理问题,在1991年制定了一项法律,要求利用15年时间对放射性废物的安全管理问题进行深入研究,并且提出了三个重点研究方向:
分离嬗变、深层地质处置、地表长期贮存。
法国完备的行政法规体系保证了核安全和辐射防护的高水平。
整体上看,西方国家健全的监督管理体制、法律法规体制以及注重保护公民利的出发点,极大促进了西方国家核能的安全发展。
但是在强制性、责任明确、国协作方面也存在一定问题,所以才会有部分安全事故的发生
2.2国内核安全观
根据国务院批准的《核电中长期发展规划》,2005年至2020年中国计划新投产核电装机容量约2300万千瓦,核电总装机容量将达到4000万千瓦。
在如此大规模开发利核能的背景下,如何保障安全显得至关重要。
[5]“科技加法律”是世界各国保障核能安全的通行做法。
现阶段中国核安全主要存在如下问题:
中国核安全监管基本法长期缺位;核安全文化的缺位;核安全政府管理职能混乱。
因此我国提出了一些关于保持核能可持续发展的核安全与环境安全对策:
不断地加强和完善有关核能发展、利用的核安全与辐射环境安全立法;吸取发达国家经验,保持与国际接轨,结合国情加强和完善立法工作;不断地加强和完善国家的核安全与环境安全独立监督管理体制和监管能力;严格地依法对核设施进行有效的核安全与环境安全监督管理,确保工作人员、公众和环境的安全。
3.核能利用与环境保护
3.1核能对环境保护影响现状
与燃煤火电厂相比,核电站对环境的影响主要是放射性污染。
在早期,核电站每年排出的废水放射性强度较高,一般为几居里到几十居里。
但20世纪70年代后期以来,年排放的放射性强度大大降低,一般小于5居里。
[6]
在正常情况下由于核电站采用多重屏障保护,其对环境的放射性污染很轻微。
即使生活在核电站周围的居民,从核电站排放的放射性核素中接受的辐射剂量,一般也不超过本底辐射剂量的1%。
只有在核电站反应堆发生堆芯熔化等罕见事故时,才可能对环境造成严重的污染。
目前我国使用的核反应堆为压水堆,它有4道安全屏障,在设计上层层把关,纵深设防,万无一失。
因此,尽管反应堆有较大的潜在危险,但由于采取了一系列特殊的安全措施,相对而言它比火电更安全。
自民用核电站诞生以来,全世界也只发生过2起较大的事故:
1979年美国的三里岛和1986年前苏联的切尔诺贝利核电站事故,而且这2起事故均系人为操作失误引起的。
核电可能产生的放射性污染物主要是放射性废水、放射性废气和放射性固体废物。
[6]1座100万kW核电站,1年卸出的乏燃料约为25t,其中主要成分是铀和钚等重金属。
经过后处理提取其中的铀和钚以后,就减少到10t。
相对于燃煤火电,核电所排废物量是很低的。
由于核废料中的放射性元素会衰变成非放射性元素,因而它们的毒性将随时间的推移而减小。
在实际运作中,由于核燃料在反应堆内外的整个循环过程中都采取了严密的隔离措施,因而它的毒性对环境的影响从一开始就比燃煤电厂要小得多。
低放射性强度的放射性废物,通常经净化处理后可直排入环境中,而中、高强度的放射性废物则必须进行固化处置后埋入地下,让其放射性核素在较长的时间里自然衰变,逐渐降低其放射性至环境能接受的水平。
中、高放射性废物的处置费用较大,但其数量甚少。
高水平放射性废物和长寿命超铀废物产生量更少,主要来自核燃料后处理中产生的高放废液。
我国秦山和大亚湾两处核电站从浇灌第一罐混凝土开始至首次并网发电,运行至今核燃烧组件包壳完好,蒸汽发生器管束无泄漏,无超标排放事件。
综合十余年环境监测和剂量评价结果表明:
核电厂的正常运行和检修未对周围环境产生任何可察觉的影响。
对周围公众造成的最大个人年有效剂量当量仅占国家限值的0.2%,由温排水排放所引起的海水温升未超过国家标准,对海洋生态没有带来可以察觉的影响,核电站的运行没有引起周围辐射水平的任何变化。
这说明,我国已具备建造和安全运行大型核电站的能力,在核电站建设、核设施安全方面,我国有一整套核电安全保障制度。
核电站建造、运行和检修也都有一套严格的核设施安全许可证制度,我国的核能利用对环境的影响在可控水平之内。
[7]
由以上论述,现在的核能应用,在安全性上得到了长足的进步,因为核事故对环境产生影响的几率大大降低。
而且核能可以明显减少二氧化碳的排放。
核能利用所产生的放射性废水和放射性废气较少,主要为乏燃料及放射性固体废弃物,但经过适当的处理处置,相应的环境保护措施的完善,其对环境的影响也是很小的。
核能可以说是一种清洁、高效、经济的能源。
3.1核能的环保对策
我国主要通过行政、法律、经济、技术和教育五个方面的措施来强化核能利用中的环境保护。
[8]
在行政措施方面,严格实施对于核设施的环境影响评价制度及评审程序,严格实施“三同时”制度及建设过程中的检查和建设后的验收。
对于核电厂的选址、建设、首次装料、试运行、运行、应急计划等的全过程,进行监督管理检查,规定了严格的审批程序,许可证制度。
为了做好环境影响报告书的审批工作,国家环保局聘请了一批有权威的单位和水平高的专家组成了“专家技术评审组”和“专家评审委员会”,他们发挥积极良好的作用。
在法律措施方面,国家正在不断地完善相关的法律体系,2003年10月实施了《放射性污染防治法》,目前正在草拟和组织修订相关的法律法规。
[9]国家环保局还会同有关部门制定了一系列有关核废物管理的环境政策。
不久的将来一个完整的管理法规体系将建立。
在经济措施方面,我国借鉴国外的经验,对核废物管理也将采取“谁污染谁付费”的原则,将把废物的贮存、处理、处置费用纳入到电费之中。
在技术措施方面,我国采用与国际上一致的基本要求,即“从摇篮到坟墓”的防护,也就是辐射防护贯穿整个核能利用中核燃料循环的生命周期。
这个生命周期一般包括:
放射矿开采加工、核燃料加工处理、核电厂反应堆、乏燃料处置。
在整个生命周期内,辐射防护需贯彻“实践的正当性、辐射防护最优化、个人剂量限值”三个原则。
具体措施总是采用“减少受辐射时间、增加与污染源距离、采取实物屏蔽”三种方法。
而从污染因子方面考虑,就是采取这三种方法减少α、β、γ射线对职业人员及公众的内照射(食入、吸入和皮肤摄入)和外照射。
[10]
在教育方面,主要在于两方面:
一是培养相关的专业技术人才,对在岗的核从业人员进行系统的培训,确保核能的高效、安全生产,也保护工作人员自身。
建立良好的核安全文化;二是提高公众对核能的正确认识;要使他们真正了解核能利用的必要性、废物产生的必然性和管理技术的安全性;打消他们因为缺乏相应知识而产生的对核能的不必要的恐慌心理,促进核能的健康发展。
在国际上,为了减小核能利用对环境的影响相应地出台一些环保公约,其中最重要的是“乏燃料管理安全和放射性管理安全联合公约”,它是当事国之间有关放射性废物安全管理,以及保护个人与环境免受放射性潜在影响的主要国际法约定,它揭开了国际核安全活动的新的一页。
公约将可持续发展的要求融入到目标体系中,将具体目的归纳为3个方面:
通过加强国家措施和国际合作,包括在适当情况开展有关安全的技术合作,实现与维持全世界乏燃料管理与放射性废物管理的高水平安全;[11]在满足当代人的需要和愿望而又无损于子孙后代、满足其需要与愿望的能力的前提下,确保在乏燃料和放射性废物管理的一切阶段都有防止潜在危害的有效防御措施,以便在目前和将来保护个人、社会与环境免受电离辐射的有害影响;防止乏燃料或放射性废物管理的任何阶段发生有放射后果的事故和一旦发生事故时减轻事故的后果。
4.核能利用的隐患与风险
核能相比其他能源具有比较明显的优势,被许多人视作解决全球气候变暖和能源安全的替代方案。
但在核能利用给人类带来巨大收益的同也伴随着各种潜在的隐患与风险。
核能开发利用的潜在隐患与风险是客观存在的。
自从上世纪50年代人们和平利用核能以来,核能利用大国已经发生了多次严重的事故。
比较著名的有:
1979年,美国三里岛核电站2号反应堆放射性物质外泄事故;1986年4月26日,前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸事故;2011年3月,受地震影响发生的福岛第一核电站7级核泄漏事故。
一方面,核能技术是现代社会进步发展的需要和必然产物;另一方面,核能事故的发生和危害进一步强化了现代社会的风险属性,导致了现代社会新的风险积累和全球扩散。
4.1核能的风险认知
现代风险研究主要有三种方式:
风险分析、风险认知和风险政治化。
早期的风险研究表明,风险产生后果的恐怖程度是决定公众对各种风险事物认知和接受程度的主要因素。
同时,由于收到诸多因素的影响,不同的个人、集体、国家对风险的认知也是不同的。
[12]
从国家层面来说,从上世纪90年代后期开始,由于收到温室效应影响,核能利用在世界各地开始蓬勃发展。
包括美国、中国在内的20多个国家都出现了对发展核能加大支持力度的情况。
但在日本3.11灾难发生之后,各国都开始重新审视发展核能相关的风险。
按照调整幅度大致分为三类,第一类是继续扩大核电建设规模的国家,以法国和英国为代表;第二类是按照既定计划审慎发展的国家,以美国和韩国为代表;第三类是宣布弃核的国家,以德国为代表。
从个人和集体层面来说,对核能风险的认知与接受程度收到多方面的因素的影响,如性别因素,距离因素,社会阶层因素。
性别可能是影响公众对核能态度最显著的人口统计学因素,男性和女性对风险,比如核能的建构和理解多有区别:
男性多把该问题理解成一个科学和技术事情,因此女性在考虑核能风险和效益的比较上明显的偏向于风险,而男性更多关注核能的正面效益,更多的支持发展核能。
通过在英国核电站附近的社区研究表明,核电站周围的人们对核电站持有一种复杂的态度,“安全、受益、威胁与不信任并存,对核电站的存在是一种不情愿的接受,另外没有过度担心”。
但有一些研究表明,靠近核电站的社区要比全国范围内的数据更支持发展核能,因为靠近核电站的社区会由于经济效益的原因更加容易接受核电站。
社会阶层的不同也会影响对核能风险的认知。
具有较高教育水平的人比较低教育水平的人对发展核能态度更加积极,他们普遍对核能感受到更多的收益,更低的风险。
1995年在韩国开展的一项全国性的调查显示,随着被访者教育水平的提高,感知到的核能风险越低,但是感知到的核能收益却越高。
4.3核能的风险治理
风险社会的来临从根本上改变了人类的生存境况,也势必改变人们赖以生存的社会制度。
以民族国家为单位的法律治理,日益不能适应全球化时代“风险的全球化”。
“全球治理”和“全球法治”观念日益兴盛。
在核能风险全球治理领域,各国在进行国内治理的基础上,在国际层面已经形成一定的合作协调。
这主要表现在以下几个方面:
一是在国际社会形成有关核能安全以及核能风险治理方面的多边国际公约,为各国在核能风险全球治理中的协调合作提供了基本的国际法基础。
目前已形成的最重要的国际条约有《核安全公约》、《乏燃料管理安全和放射性废物管理安全联合公约》、《核事故或辐射紧急情况援助公约》和《及早通报核事故公约》。
二是通过相关政府间国际组织的各种职能活动来实施和推进核能风险的全球治理。
这方面最重要的国际组织就是国际原子能机构。
该国际组织长期致力于核能风险治理的基础建设和指导服务,帮助或督促各国加强核能风险治理和相互之间的国际合作。
根据实践发展,国际原子能机构不断地调整、开发新的工具,推进核能开发利用上的支持、指导服务。
三是核能利用的有关国家开展各种双边和多边活动,以解决核能风险治理中的各种具体协调合作问题,如两国之间就具体的核能活动通过双边谈判和协定开展核能安全信息的交换等。
尽管国际社会已经形成了核能风险全球治理的一定体制基础和实践,但是,随着核能开发利用的迅速发展,以及国内和国际环境中各种因素的变迁,核能风险治理方面的国际框架结构未能充分地适应与涵盖现实发展的需要,核能风险全球治理的现有体制尚存在着以下缺陷与不足:
第一,核能安全方面的国际公约只是为缔约国确立了基本的框架义务,没有确立明确具体而且有约束力的核能安全标准等方面的义务。
第二,对主权国家境内的核能设施的建设和运行方面的风险治理,无论是国际公约还是国际原子能机构均没有确立强制检查监督的机制。
第三,在核能风险的全球治理方面,国际社会尚未形成合作预防和利益协调机制。
第四,核能风险的全球治理需要多元主体的积极参与和推进。
第五,核能风险的全球治理有赖于各国相关治理能力的培养和提升,而这种治理能力在很大程度上取决于资金、技术、经验等方面的相互帮助与共享。
为了应对解决核能风险全球治理不足的问题,目前首先需要解决的是,从已有的国际法规范和实践的分析入手,为核能风险全球治理机制的生成和发展确立现实可靠的基础、恰当的路径和必要的动力。
5.结论
发展核能是确保能源供应安全、优化能源结构、保护环境和应对气候变化的必然选择,保障核能利用安全是实现核能与核技术利用事业可持续发展的前提和基础,但同时核能风险已经逐渐成为国际社会中的新的不安全和不稳定因素,对人类、环境安全以及各国的社会经济发展构成了新的威胁与挑战。
面对隐患与风险,对核能安全环境的监管,风险的治理还存在着较大的不足,因此要创新监管理念、方法和举措,加强核安全国际规范、标准等的约束力和普遍适用性,扩大非政府国际组织、公众等多元主体的参与,才能有效地应对核能开发和利用所带来的风险。
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