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降低这些核素在排放核废水中的含量,这是两者主要的不同点
  • 2021-04-16
  • 来源:互联网
  • 编辑:小狐
  • 阅读人数:910

必须尽快明确福岛排放核废水中是否有超量的长周期的放射性核素存在,并严格管控好这些核素的排放量。

降低这些核素在排放核废水中的含量,这是两者主要的不同点(图1)

为此,界面新闻采访了多位国内核电从业人员及专家,试图对上述问题做出解答。

这首先需要厘清福岛核废水与正常核电运行废水的产生原理。

2011年,福岛第一核电站遭遇强震和海啸后发生堆芯熔毁,方东京电力公司(下称东京电力)为了冷却反应堆温度注入了大量的水,加之过去十年中地下水和雨水的流入,核废水一直在增加。

经过“多核素去除设备”ALPS的净化后,这些经处理的核废水目前被保管在储存罐中。

堆芯熔毁是指核反应堆温度上升过高,造成燃料棒熔化并发生破损,引发放射性物质泄露,这是核电站可能发生的事故中最为严重的事态。

截至目前,人类历史上共发生过三次堆芯损坏造成的重大核事故:美国三里岛事故、苏联切尔诺贝利事故、福岛事故。

正常核电机组运行的废水,则没有直接与燃料芯块接触。

国内某核电企业高管对界面新闻解释,以国内广泛采用的压水堆堆型为例,中有三个回路会用到水。

其中,一回路的水流经堆芯后进入蒸汽发生器管内并不断循环,因直接对燃料进行导热而带有放射性,但它们处于封闭中,会经过严格的净化和处理。

二回路的水在蒸汽发生器管外,与管内的一回路水做热交换。二回路的水被加热成蒸汽推动汽轮机发电,做完功后的蒸汽在冷凝器中被三回路水冷却,后用泵输送回去。它们也处于封闭循环中,会得到严格处理。

“原则上来说,正常运行的核电机组的三回路水只有温热排放。”上述核电企业高管称。

“通俗地讲,核电站正常运行时一回路里面的水像暖宝宝里的液体,不会随意漏出,只在里面循环;由于活化的影响,二回路可能有一些感生放射性,但极小。”上述核电企业研究院专家对界面新闻称,且这两回路水的排放,都会经过专业的净化和处理程序。

那么,正常运行的核电机组是如何产生放射性废液的?

一位核电企业工程师对界面新闻表示,这主要有三个:一回路运行后,中水的放射性活度会增加,为保证环境放射性达标需要进行净化,此时会产生部分放射性废液;利用硼浓度控制来调节核电功率时,也会产生部分放射性液体,尤其在换料前,由于稀释硼浓度较困难,废液量会稍多;一回路升温时,液体膨胀后会排出部分,从而进入外部临时储存水箱。

该位工程师进一步解释,正常核电站排放的废水,只有中低放放射性物质,但福岛核废水还存在高放放射性物质。这是两者主要的不同点。

“因为极大部分的高放射性都在燃料包壳里面,如果燃料不烧毁,废水中不会有长寿期的高放射性物质。但福岛核电站有部分燃料烧毁,高放射性物质跑到了水中,如铯137等。”他解释称,这些放射性物质的处理,除氚比较困难外,其他的都能够基本消除。

由此可见,福岛核废水与正常核电运行废水在产生原理、内容构成以及含量浓度上均有区别。

但根据国际环保组织绿色和平调查发现,东京电力的水处理技术不能去除核废水中放射性氚或碳14,也不能完全去除其他放射性同位素,如锶90、碘129和钴60。

“要尽最大努力,降低这些核素在排放核废水中的含量。”上述核电企业工程师表示,因此,必须尽快明确福岛排放核废水中是否有超量的长周期的放射性核素存在,并严格管控好这些核素的排放量。

那福岛核废水与正常核电运行废水的处置方式有何不同?

“一般来说,一个正常核电站的年废水排放量约2万立方米,并匹配相应的处置能力。”上述核电高管对界面新闻表示,对于核废水的处置方式,中国采用蒸馏方式并将放射性杂质通过水泥固化埋到地下。

然而福岛废水量储量庞大,蒸馏固化的成本过高,不具备经济性。相较之下,选择了过滤后再稀释到正常标准,排入海中随着洋流的扩散进一步稀释。

根据东京电力披露的数据显示,截至3月18日,福岛核电站内部经处理的核废水储量为125.08万吨,内部存储了1061个经过各种处理后的核废水废桶。按照平均每天新产生180吨核废水计算,预计2022年秋季将达到存储上限。

上述核电工程师表示,针对非能动技术的先进核电项目,每年的固体量一般在50立方米以下。对于符合标准排放的液态废液量没有严格定义,但对放射性排放总量有限制要求。这些放射性排放量包括液态与气态排出物,实行总量控制。

“对环境没有影响的废液各国都是允许排放的,否则二次固体太多。但对可能含有长寿命放射性物质的,则进行固化处理。”该工程师表示,福岛核电站的固体量应该很大,需要存放起来后续慢慢处理。

因此,就处理方式而言,正常核电运行产生废水所采用的蒸馏后固化深埋,与福岛核电站的处理后入海,有本质区别。

东京电力也承认,除了“排污入海”外,还有蒸汽释放、氢气释放、地下以及向岩石圈注射四种方式。就时间和经济成本而言,“排污入海”最有优势:时间持续91个月,成本仅需34亿日元,均为上述五种方式中最短和最少的。

绿色和平资深核电专家肖恩·伯尼指出,将核废水长期储存在坚固的储罐中,并应用包括除氚在内的最佳可行技术,是目前最为环保的选择。排污入海的决定,是基于政府的政治利益和东京电力的未来生存能力而做出。

上述核电从业人士均认为,核废水排放应该接受国际或其他第三方的有效与实时评估,必须满足排放要求,受控且有序地排放。

那中国需要担心核电机组发生放射性物质泄漏吗?

上述核电工程师对界面新闻表示,国内核电机组总体上采用保守设计,不会发生燃料破损。“万一燃料破损,也有四道屏障:燃料芯块、燃料包壳、一回路压力边界、安全壳,属于纵深防御”

在4月13日召开的2021年春季高峰会议暨第十四届中国国际核电工业展览会上,中国工程院院士、核能行业协会专家委主任叶奇蓁表示,历史上包括福岛核事故在内三大核事故堆芯均熔融,因此安全壳的完整性及其对放射性物质的有效包容极为重要。

据叶奇蓁介绍,目前中国三代核电设置了防安全壳超压的措施,确保在任何极端情况下安全壳的完整性,极大地降低了放射性外泄的风险。

“‘华龙一号 ’和 ‘国和一号’技术,均设全面的严重事故预防和解决措施,能防止高压熔堆、氢爆,设有压力容器堆外冷却水注射,防止蒸汽,将堆芯熔融物保持压力容器内,并导出余热。”叶奇蓁表示,中国三代核电完整贯彻预防早期大量放射性释放的对策,将确保安全壳的完整性不受损害,放射性物质包容在安全壳内。

此外,目前的先进核电技术也通过技术手段减少了放射性废液的产出。

上述核电工程师对界面新闻表示,先进核电在调节核电功率时,通过控制棒替代硼浓度控制,并对一回路注氢以减少氧离子活化,降低放射性活度,这两种手段可大大减少放射性废液的产生量。

福岛核废水入海所产生的潜在负面影响,或不仅在于环境方面。对于核电行业的发展前景而言,也是一次重击。

有不愿具名的核电业内人士对界面新闻表示,将核废水排入大海的做法极不负责。该事件对全球核电产业的实质影响,需要较长的时间才能判断。目前看,层面的影响较大,有可能会进一步影响地方政府发展核能的决心和信心。

2011年的3·11造成了福岛核事故,之后导致了放缓新核电项目审批。

2012年12月,江苏田湾核电二期工程获得核准。此后两年多,再无新项目获批;直到2015年,新核准了八台核电机组。自2016年起,中国核电项目审批再次进入停滞。

2019年1月,漳州核电一期项目1号、2号机组与惠州太平岭核电一期项目1号、2号机组获得核准。这标志着2016-2018年三年后,正式开启新的常规核电新项目审批。但之后,中国核电项目审批又陷入沉寂期。

界面新闻此前报道,中国核电“十三五”发展并未达成目标,实际在运和在建装机装机,距离目标分别约有700万千瓦、900万千瓦的差距。

直到2020年9月,核准了海南昌江核电二期工程和浙江三澳核电一期工程。中国再度放开核电项目审批。

在此之后,核电行业利好频传。

2020年9月,国家电投发布中国三代核电自主化成果—国和一号,即CAP1400压水堆技术;10月-11月,石岛湾高温气冷堆示范工程完成双堆冷试,华龙一号全球首堆福清核电5号机组并网,创全球第三代核电首堆建设的最佳业绩;12月,霞浦示范快堆工程2号机组开建,浙江三澳核电项目1号机组开工。

在“碳达峰、碳中和”的大背景下,业内认为,核电作为目前唯一可大规模替代煤电的基荷并具备一定负荷跟踪能力的电源,未来15年仍是其发展的重要战略机遇期。

今年3月,政府工作报告首次提出“积极有序发展核电”经人大通过的《十四五规划》也提出,要安全稳妥推动沿海核电建设,核电运行装机容量达到7000万千瓦。

在2021年春季高峰会议暨第十四届中国国际核电工业展览会上,中国核能行业协会副理事长兼张廷克在开幕式致辞中表示,“十四五”时期,国内核电将在确保安全的前提下积极有序发展,有望按照每年8台左右的建设规模和节奏推进。

截至目前,中国商运核电机组共49台,总装机5102.7万千瓦,居全球第三;核准及在建核电机组19台,总装机约2099万千瓦,居全球第一。2020年,中国核能发电装机占比约2.3%发电量占比约4.9%

100. 钢铁 101.安赛乐米塔尔 102.蒂森克虏伯 103.浦项 104.宝钢 105.河钢 106.鞍钢 200.机器人 201.ABB 202.发那科 203.安川 204.库卡 300. 工业制造 301. GE302. 西门子303. 阿尔斯通 304.卡特彼勒 305.三一 306.中联400. 传统能源 410. 石油 411.中石油 412.中石化 413.中海油 414.壳牌 415.埃克森美孚 416.BP 420. 原油 430. 煤炭 431. 神华432. 中煤能源 500. 清洁能源 510. 光伏 511. 天合光能512. 英利513. 阿特斯514. 顺风515. 协鑫 520. 核电 521. 中核522. 中广核523. 国电投 530. 风电 531. 金风532. 远景能源 540. 水电 541. 三峡542. 葛洲坝550.电力改革 551.华能 553.中电投 554.国家电网 555.南方电网 560.天然气 561.页岩气 562.煤层气 600.矿业 610.铁矿 611.必和必拓 612.力拓 613.淡水河谷 620. 有色金属 621. 中国铝业622. 中国五矿 623. 稀土 624.黄金 700.环保 800并购 000.深度 701.新材料

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核电

利用原子核内部蕴藏的能量产生电能称为核电。自1951年12月美国实验增殖堆1号(EBR-1)首次利用核能发电以来,世界核电至今已有50多年的发展历史。截止到2005年年底,全世界核电运行机组共有440多台,其发电量约占世界发电总量的16%。

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