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关于“核电将毁灭中国”


第一次看到这个文章,是来自于一位金融投资圈内工作的朋友推荐。他说让我谈谈看法,所以有了以下的内容。“核电将毁灭中国”,以下简称“原文”。我不想去探讨作者的目的,因为当你用阴谋论去揭批另一种阴谋论时,本身就已经落了下乘。我只是一个核能、核废物领域的研究学者,我觉得有必要在这个我熟悉的领域,用我的专业知识来对原文做些粗浅的分析、顺便说说体会。但我尽量避免用专业词汇,因为我希望原文的读者也都可以读懂本文(因此会有概念、数据和表述的不严谨之处,请同行见谅)。

首先,我觉得原文的选题很好,题目是核电,其实是用“核废物”作为选题内容。作为一个反核为中心思想的文章,选择核废物为题,真是切中了核电要害。目前,核电所受的攻击一般针对三处:安全性、经济性,以及核废物。诸如核电站爆炸、核电污染周围环境等等,主要针对核电的安全性;说核电设备复杂、退役昂贵等等,主要针对经济性。但以我的所知,这种攻击大多留于肤浅。要证明核电的安全性、经济性太简单的,只是由于这不是我要说的重点,所以此处省略若干字。唯独核电废物问题,确实是不可回避的问题,反核的人士只有选择这个话题,才能真的让专家们皱一下眉头。为什么呢?第一,因为核废物问题复杂;第二,核废物问题没有彻底解决;第三,熟悉核废物问题的专家不多。——所以,我说这个文章选题好。既有利于原文揭批核电的“阴谋”,也可以让大家关注核废物,最终让公众在越辩越明的过程中充分的认识事实、逐步去接近真象。

核废物最显著的特点是它的放射性。放射性来自于废物中含有的一些成分,这些成分就是那些具有放射性的原子(或原子核)。由于这些原子的结构不稳定,会随着时间自发衰变,衰变过程放出放射性,也放出一些热量。也请注意:这些放射性的原子会随着衰变而逐步变少,衰变越快,减少的也越快。原子或原子核的衰变是它自身规律决定的,与外界的温度、压力等无关、也和原子自身所在的分子形态、所处的物理、化学的状态无关。所以说,特定原子核的衰变(基本)是无法改变的。——这也是原文作者提到的放射性遗留几十万年、放射性放热的科学依据,从这点上讲,原文作者说的没有大错。

那么,要减少废物的放射性,基本就只有两个方法。第一是消耗时间,让核废物里面放射性原子核自己衰变。所有放射性原子都有个重要的物理量:半衰期,可能是几秒、也可能是几十万年。对特定一堆同种放射性原子而言,每过一个半衰期,放射性就减少一半、它的放热也就减少一半。原文作者说的放射性遗留几十万年,是针对特定的那些长半衰期(长寿命)放射性原子来说的,绝不可以把遗留几十万年套用到所有放射性原子身上。——这点,原文作者是没有告诉读者的。

有趣的是,放射性的强弱(活度A)也是和原子核的半衰期(T1/2)密切相关的。具体来说就是A=N*(ln2/T1/2),其中的N是指放射性原子/原子核的数量。这说明什么呢?放射性强的寿命短、放射性“衰减”快;寿命长的放射性弱、放射性祸害没有那么大。——这一点,作者也没有告诉大家,笼统的把放射性强和延续时间长混为一谈,这就不对了。举个栗子,刚刚从核电站卸出的燃料(乏燃料)的放射性很强。放射性的主要贡献来自于短半衰期的原子,他们的衰减非常快。停止核反应1天,放射性减少到不足1/10,;3天再减少到1/10;1年再减少10倍;10年再减少10倍……当然以后的减少会越来越慢,因为放射性强的衰变快,早期都死光了,后面的寿命长,衰减就慢了。

那么放射性半衰期长的那些原子怎么处理呢?——我们先看看它们有多少,从质量上去估算,大约相当于乏燃料重量的1/100。这1/100主要是钚(Pu,它自己就大约1/100)和其它一些长寿命放射性原子(其它这些加起来大约1/1000)。这1/100是不包括乏燃料中铀的,因为铀(绝大部分)本来就是地球上存在的,都是咱们从地表土壤、岩石中提取出来利用的。那么乏燃料有多少呢?每个百万千瓦机组每年大约20-25吨。这个数字太抽象,借用美国人的一个形象比喻“美国利用核电至今所有产生的乏燃料如果首尾相接、并排放置的密集摆放,用一个美式足球场地堆积6.4m高就足够了”。而美国有104个反应堆,平均每个堆大约运行了三十多年了。即使我国现在在建和运行的50个左右机组都马上开足了运行,要积累美国这么多的乏燃料,也要到2060年以后了。这也是核电的一个优势所在,废物量非常的少。乏燃料总量少,其中只有1/100是长寿命废物,还主要是钚。如果把乏燃料中1/100的钚回收利用(这就是乏燃料后处理啊!),不作为核废物处置,那么长寿命放射性废物的总量大约相当于乏燃料的1/1000。你说,所谓要管理20万年的放射性物质有多少?当然,实际上不会有这么少,因为要完全分离的技术难度和成本都很高。对长寿命的放射性原子核的处理就要用到第二种减少放射性的办法,就是所谓的“嬗变”。简单说就是用中子去打那些放射性原子核,人工诱导它变成短半衰期或者稳定的原子核,让它更快衰变甚至即刻达到无放射性。我的心目中,这个方法是解决核废物问题的“终极之道”,其价值不亚于核聚变。不过,目前同样处于研究阶段,也期待大家多多关注!

接下来,自然就谈到了原文中一个重要的问题“用寿命100年的混凝土,能保证核废物20万年存放的安全吗?”——这个问题的信息量太大了!容我理清思路:

第一,正面回答这个问题,答案是No!谁说Yes谁在胡说八道。

第二,原文作者给大家看了个混凝土建筑,说那是存放核废物的场所。可是放射性废物只是被一些混凝土包裹着吗?卖月饼的都知道要包装7、8层,处理核废物的人当然清楚怎么才能把放射性废物与人类和环境最大限度的隔离。业内有个“纵深防御”的设计思想,就是哪怕有一层(比如混凝土建筑物)防御失效时,后面还会有一长串防御措施等着生效呢。比如处置设施里面会有岩石、粘土,还有回填材料,还有十几、几十厘米厚的抗腐蚀金属容器,还有废物装载容器,还有废物自己的包壳或特殊形态(玻璃体)保护等等。——牢靠的很!几乎是目前能想到的最稳妥可靠的方法。多说几句,科学家们仍然在不断改进核废物的处置方法。但我觉得,他们最大的难题不是让处置方案更加稳妥可靠,而是如何去证明它们不会出问题。证实容易,证伪难,我们嘲笑杞人忧天,但是你能证明“天不会塌下来”吗?

第三,即使是混凝土建筑物,就真的像原文作者想象的那么不堪吗?也不尽然。埃及的金字塔,矗立在那里有三、四千年了,建筑物依然保持完整(埃及近代并没有仿制品出现)。我觉得,4000年前的科技造出来的建筑能存在4000年。咱们是不是该有点信心,现在的科技所建造的建筑也能存在4000年——当然,温湿度、气候和人类活动影响必须考虑,这就是选址问题,也是核能领域已经高度重视的问题。还要考虑工程质量的问题,这个并不在今天的讨论之内。

第四,废物的管理难度很大程度上取决于它的体积。之前说了,如果核废物管理方面能够落实“废物最小化”原则,真正的需要长期与人类、环境隔离的废物量(含有长半衰期的放射性原子的废物)是可以非常少的。这方面的工作,现在有好多科学家和技术人员在做,比如乏燃料后处理就可以把乏燃料中95%左右质量的成分提取出来再利用,比如对长寿命放射性原子的分离,又可以把长寿命废物总量从5%进一步减少到0.1%左右。即使不考虑把这些长寿命放射性原子嬗变掉,需要长期管理的放射性废物也已经大大减少。如此小规模的放射性废物,咱们简单的不负责任的说,就把它们废物集中起来,包个瓷实,找个偏远无人地区,参照希特勒地下堡垒标准建设,派军队把守起来就妥妥的了。

接下来,再谈谈废物储存过程的放热问题。前面说过,这也是原子衰变过程必然出现的问题,不可避免。但废物含有的放射性原子数量是随着衰变在减少的,所以放热也是随着时间推移在减少的。所以放射性废物的处置,并不是简单的深埋地下就可以的(当然这不是为了预防作者所说的氢气爆炸,水分解成氢气要1000多度,这个温度前早就作为气体挥发走了),而是有非常科学、系统的管理方法。恰巧,我今年写了一篇关于地质处置废物特性研究的文章,其中谈到了美国的尤卡山废物处置。他们要在乏燃料卸料后存放50年以上,才会放到处置库里面去。而且处置库是进行强制通风的,从放入废物开始通风,到废物库装满以后还要再通风50年。那以后乏燃料自己放出的热量就小了很多,足够保障安全了。当然各个国家的废物最终处置方案不同,美国尤卡山只是一个方案,我举这个例子也只是为了说明,放射性废物处置过程的放热已经被充分考虑到,并且会控制在安全范围之内。对了,大家还记得小时候学到的地球的结构吗?据说(我其实一直怀疑)地球中心有一片热得不得了的区域(地核),那地方每时每刻都进行着剧烈的核反应,有几千度的高温。但地球并没有被崩飞,而且地球表面生活的人类还在上网,并愉快的讨论着核废物问题……

再说说历史上的几次著名的核事故,三哩岛、切尔诺贝利和福岛事故。

很多人都认为它们是说明核电不安全的三个典型实例,我同意。这三次核事故在不同的时间、空间上向我们揭示了核能不安全的一面。但是,这三次事故究竟反映了核能是多么的不安全呢?1979年的三哩岛核事故,堆芯发生了融化,但是并未造成一人因核事故死伤;2011年3月的福岛核事故,也发生了堆芯融化,但是也未造成一人因核事故死伤。考虑到海啸死亡和失踪18000多人,对核事故的报道和渲染则完全不成比例。当时宣传过“福岛五十死士”,就是那些在事故后坚守核电站的人。当时新闻报道说,他们都将在未来几周后死亡,全世界人民还惋惜和致敬了一阵。但其实他们中第一例死亡发生在2013年7月,死因是食道癌(一种据说要发展5-10年才会死亡,并且和辐射关系很小的癌症),而且这是至今唯一死亡的“死士”;1986年的切尔诺贝利核事故是造成了严重的人员伤亡。那么真正因辐射而致死的有多少人呢?我们不从专业的国际原子能机构IAEA网站上去查找,省得他王婆卖瓜。我们看世界卫生组织WHO的网站,请参阅这篇2005年(事故后大约20年,该发现的症状差不多都出现了,之后的死亡与事故相关性就不好证明了)的文章《切尔诺贝利:真实的事故范围》http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2005/pr38/en/(其实这个调查也是IAEA和WHO以及联合国粮农组织联合开展的)。其中对事故死亡人数的估算是4000人左右(A total of up to 4000 people could eventually die of radiation exposure from the Chernobyl nuclear power plant (NPP) accident nearly 20 years ago)。各位也可以阅读http://news.ifeng.com/mil/special/qieernuobeili/,其中有一些中文的比较通俗易懂的分析说明。单就发电过程而言,各种能源生产单位电力所对应的人员伤亡数字进行对比,核电应该是非常低的(是否最低,有待确认)。如果考虑发电环节之外的能源供应环节,由于核电的燃料需求少,所以单位电力生产所对应的供应环节的伤亡人数也(几乎)是最低的,想想那些煤矿矿难、油井井喷或失火、天然气爆炸、水库溺水事故吧。人类在和平利用原子能的历史上,所发生的全部三次严重的核事故而死的人加起来大约4000人。这核电,得有多么不安全呢?

最后,我想说说核设施的退役问题,

用于回应原文中“美国解决不了核电站退役的问题,德国、法国也不能例外。所有的核电站都不能例外”的说法。这个论述有问题,事实上,美国、法国等都进行过核电站的退役,以下图片来自百度百科“核设施退役”词条,已展示了美国扬基核电站退役前、中、后的图片,对于更多退役技术、法规、案例等等,就不啰嗦了。我只想解释一个问题,为什么有些核设施可以退役而不进行退役呢?第一,核衰变性质决定了放射性会随着时间而逐渐减弱。那么只要放射性不扩散、不危害人类,对能够良好管控的核设施延迟退役很可能是有益的;第二,退役确实需要短期内投入较大成本,而金钱是有时间价值的;第三,退役是一件很复杂、科技含量很高的工作,科学技术水平的提高会极大的使退役过程简化。比如核探测技术、机器人技术、远程测控通信技术、新材料和新装备研发等等都会随着时间而不断进步,它们都会使核退役工程受益。——概括来说,时间可以使放射性减小、使成本降低、使退役变简单,时间是完全站在人类一边。因此人们选择对一些核设施暂时不退役,是基于安全、成本、技术和收益的综合选择,而并非是走投无路。当然,那些已经对人类、环境等构成了威胁的老旧核设施除外。而且我个人主张,有能力退役的设施就赶快退役,别给后代添麻烦、也别给当代添“话把儿”。

(文 刘学刚)




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