核能也叫原子能，是原子核發(fā)生裂變或聚變反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的能量，廣泛運(yùn)用于工業(yè)、軍事等領(lǐng)域。核電是核能發(fā)電的簡稱，是利用核能發(fā)電產(chǎn)生的電能。利用核能發(fā)電有利于優(yōu)化國家或區(qū)域能源結(jié)構(gòu)，提高能源安全性和經(jīng)濟(jì)性，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）統(tǒng)計(jì)，截至2011年1月底，全世界正在運(yùn)行的核電機(jī)組有442座，運(yùn)行核電站主要分布在北美、亞洲和歐洲，核電發(fā)電量約占全球發(fā)電量的16%；正在建設(shè)的核電機(jī)組有65座，其中我國有30座。我國目前正在運(yùn)行的核電機(jī)組有13座，位列世界第11，裝機(jī)容量1116.9萬千瓦時(shí)，占我國電力總裝機(jī)容量的1.16%，年發(fā)電量相當(dāng)于3172萬噸煤的發(fā)電量。

      一、核電站的工作原理

      核電站是利用原子核裂變或聚變反應(yīng)所釋放的能量來生產(chǎn)電能的發(fā)電站。目前，商業(yè)運(yùn)行中的核電站都是利用核裂變反應(yīng)來發(fā)電。核電站一般分為兩部分：利用原子核裂變產(chǎn)生蒸汽的核島（包括反應(yīng)堆裝置）和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島（包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)）。核電站使用的燃料一般是化學(xué)元素鈾和钚。目前運(yùn)行和在建的核電站類型主要是壓水堆核電站、重水堆核電站、沸水堆核電站、快堆核電站、氣冷堆核電站等。

      壓水堆核電站是使用加壓輕水作冷卻劑和慢化劑，且水在堆內(nèi)不沸騰，利用熱中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的熱中子反應(yīng)堆，我國大亞灣核電站、嶺澳核電站、秦山第一核電站、秦山第二核電站和田灣核電站均屬這種堆型。重水堆核電站使用輕水作冷卻劑、重水作慢化劑，且水在堆內(nèi)不沸騰，同樣是利用熱中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的熱中子反應(yīng)堆，我國秦山第三核電站屬于這種堆型。沸水堆核電站使用輕水作冷卻劑和慢化劑，但水在堆內(nèi)沸騰，利用熱中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的熱中子反應(yīng)堆，日本福島第一核電站屬于這種堆型。快堆核電站是由快中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所釋放出來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核反應(yīng)堆，我國從俄羅斯引進(jìn)的、將建在福建三明的核電站屬于這種堆型。氣冷堆核電站是以氣體（二氧化碳或氦氣）作為冷卻劑，由熱中子引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的熱中子反應(yīng)堆，到目前為止發(fā)展了天然鈾石墨氣冷堆、改進(jìn)型氣冷堆和高溫氣冷堆等三種堆型，我國將建的石島灣核電站屬于高溫氣冷堆。我國運(yùn)行和在建的核電站主要是壓水堆核電站。

      壓水堆核電站一般有三個(gè)回路：一回路（反應(yīng)堆裝置）、二回路（汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)）和三回路（循環(huán)水系統(tǒng)）。核燃料在反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”，產(chǎn)生熱量來加熱一回路的冷卻劑，被加熱的冷卻劑在主泵的推動(dòng)下進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，加熱二回路的水，使之變成蒸汽，然后又被主泵送回堆芯重新加熱。這樣不斷循環(huán)稱為一回路。蒸汽通過管路進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)做功發(fā)電，然后進(jìn)入冷凝器，冷卻成水返回蒸汽發(fā)生器，這樣的汽水循環(huán)過程稱為二回路。三回路使用海水或淡水，它的作用是在冷凝器中冷卻二回路蒸汽使之變回冷凝水。

      為了保證核電站的安全，在設(shè)計(jì)上還考慮了很多安全設(shè)施，包括：自動(dòng)停堆系統(tǒng)、反應(yīng)堆超壓保護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)急堆芯注硼系統(tǒng)、應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、應(yīng)急給水系統(tǒng)、放射性物質(zhì)包容系統(tǒng)及與之配套的應(yīng)急供電和冷卻通風(fēng)系統(tǒng)等。2011年3月11日，日本福島核電站安全系統(tǒng)執(zhí)行了相關(guān)功能，比如，自動(dòng)停堆、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)等，但是由于發(fā)生了9級(jí)地震和海嘯，相關(guān)系統(tǒng)由于水淹不可用而出現(xiàn)了全廠斷電和喪失最終熱阱。

      根據(jù)我國核安全法規(guī)和國際原子能機(jī)構(gòu)的建議，我國核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行過程都嚴(yán)格貫徹“縱深防御”的原則，從設(shè)備、措施等方面提供多層次的重疊保護(hù)，確保放射性物質(zhì)能有效地包容起來而不發(fā)生泄漏?！翱v深防御”包括以下五道防線：精心設(shè)計(jì)、精心施工，確保核電站的設(shè)備精良和安全培訓(xùn)；加強(qiáng)運(yùn)行管理和監(jiān)督，及時(shí)排除故障；設(shè)計(jì)提供多層次安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，防止設(shè)備故障和人為差錯(cuò)釀成事故；啟用核電站安全系統(tǒng)，加強(qiáng)事故中的電站管理，防止事故擴(kuò)大化；啟動(dòng)廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，努力減輕事故對(duì)周邊居民的影響。

      二、兩次重大核事故及經(jīng)驗(yàn)反饋

      由于核電站系統(tǒng)自身的復(fù)雜性和人類認(rèn)識(shí)的局限性，在福島核事故之前曾發(fā)生過兩次重大核事故。1979年3月28日發(fā)生的美國三哩島事故對(duì)環(huán)境的影響不大。1986年4月26日發(fā)生的切爾諾貝利事故，真正讓人們認(rèn)識(shí)到核電站的潛在威脅。事故中，有237名職業(yè)人員受到有臨床效應(yīng)的超劑量輻照，其中134人呈現(xiàn)急性輻照病癥兆，28人在3個(gè)月內(nèi)死亡。在1986年至1987年期間參加事故處理的20萬人員接受的平均輻照劑量約為100毫西弗，其中約10%的人受到的輻照劑量為250毫西弗，少數(shù)人員受到的輻照劑量大于500毫西弗。事故后，從半徑30公里的禁區(qū)撤離的116000名居民中約有10%的人受到的輻照劑量大于50毫西弗，少于5%的居民受到大于100毫西弗的輻照劑量。人類短期受到低于100毫西弗的輻照劑量基本沒有危害。調(diào)查表明，導(dǎo)致切爾諾貝利事故的根本原因是設(shè)計(jì)上的缺陷（正功率系數(shù)、無安全殼等）和人員失誤（嚴(yán)重違反規(guī)程）。切爾諾貝利核事故是迄今為止最嚴(yán)重的一起核事故（福島核事故由于缺乏具體數(shù)據(jù)，目前還無法進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估）。

      通過對(duì)核事故的總結(jié)和反思，發(fā)展了許多新的安全措施和安全理念。切爾諾貝利事故后，IAEA的國際核安全咨詢組提出核安全文化的概念，并于1991年發(fā)表《安全文化》報(bào)告，在世界范圍內(nèi)被廣泛接受。同時(shí)，世界核運(yùn)營者意識(shí)到，任何一起核事故都會(huì)對(duì)其他核電站造成影響。因此，有必要加強(qiáng)各核運(yùn)營單位之間的交流與合作，推動(dòng)有效的經(jīng)驗(yàn)反饋，建立核安全文化，防止核事故的發(fā)生。1989年5月，全球144個(gè)核運(yùn)營單位在莫斯科簽署了世界核運(yùn)營者協(xié)會(huì)（WANO）憲章，旨在提高全球核電站的安全性和可靠性。

      三、新一代核電技術(shù)及其展望

      核電經(jīng)過近60年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一整套系統(tǒng)、完整的理論體系并積累了大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。新設(shè)計(jì)的核電機(jī)組分為兩個(gè)方向：一是增加專設(shè)安全設(shè)施的配置來增強(qiáng)機(jī)組安全性，以法國的EPR核電機(jī)組和俄羅斯的VVER核電機(jī)組為代表；二是大量采用非能動(dòng)的專設(shè)安全設(shè)施來增強(qiáng)機(jī)組安全性，以美國的AP1000核電機(jī)組為代表。法國EPR采用“加”的設(shè)計(jì)理念，即用增加冗余度來提高安全性，安全系統(tǒng)由兩個(gè)系列增加到四個(gè)系列，同時(shí)也增加了安全系統(tǒng)的復(fù)雜性，為預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故采取了相應(yīng)的措施。美國AP1000安全系統(tǒng)采用“非能動(dòng)”的設(shè)計(jì)理念，更好地達(dá)到“簡化”的設(shè)計(jì)方針，安全系統(tǒng)利用物質(zhì)的自然特性（重力、自然循環(huán)、壓縮氣體的能量等），不需要泵、交流電源以及相應(yīng)的通風(fēng)、冷卻水等支持系統(tǒng)，大大簡化了安全系統(tǒng)，降低了人為錯(cuò)誤。俄羅斯VVER核電機(jī)組設(shè)計(jì)理念與法國EPR類似。

      日本福島核電站事故再次引起人們對(duì)核電安全風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注，這將推動(dòng)人類對(duì)新技術(shù)的不斷探索，目的是使核能變得越來越安全、清潔、高效。

　?。ㄗ髡撸涵h(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心黨委書記、副主任）