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放射性物质对环境,对人体都有害。放射性核废料的排放,存放当然也应该有一个标准。这个标准应该是多少呢?根据我们对放射性危害的认识,这个量大致应该不能超过我们承受到的背景放射性辐射大小,即大约每年几个毫西弗(1西弗等于1公斤接受1焦耳放射性能量)。那么乏燃料在反应堆乏燃料池内“冷却”了20年后,能不能达到可以排放或者无害存放的标准呢?当然达不到。那么差多少倍呢?燃耗60百万千瓦天/吨铀的乏燃料,存放20年后,还有几百瓦每吨的放射性,以300瓦计,一年就是300 x 86400 x 365 = 9.5 x 109焦耳/吨 = 9.5 x 106西弗。普通人每年接受放射性剂量的上限是5毫西弗,即0.005西弗,只有上面那个数字的20亿分之一。也就是说,“冷却了”20年之后的乏燃料,放射性仍然是普通人接受极限的20亿倍,也是背景放射性辐射的约50亿倍。
那么,需要多长时间,乏燃料才能冷却到与背景差不多的水平?答案是,地球不会存活到那一天。需要多少时间,才能冷却到比背景高1百万倍的水平?答案是几十万年(不考虑剩余93%铀的放射性)。
主要燃料循环的乏燃料放射性衰减情况。普通热堆的乏燃料衰减是最上面那条黑线。也就是几十万年后,放射性才能降到铀矿石水平(横的虚线)。
上图是主要燃料循环乏燃料放射性毒性衰减情况。这里有一点需要说明:图上用的铀矿石特指加拿大的一种富集度特别高的铀矿石(15%)。纵轴上的1仍然代表背景放射性强度的一百万倍。1000年后,仅仅裂变产物的放射性仍然是背景的1万倍。
评论: 目前国际上通行的核燃料循环路线有两种:一种是以美国为代表的“一次通过”开放核燃料循环方式,乏燃料经过冷却、包装后,作为放射性废物直接送到深地质层处置或长期贮存。中国、英国、法国等采取的则是闭式核燃料循环,乏燃料从反应堆中更换出来后,一般先暂存在核电厂自建的硼水池内,水可以吸收其大量的残余热量,大约贮存10年后,运送至后处理厂进行后处理。上述两种方式,都不是直接排放乏燃料。
8. 正常情况下,核电站对环境的影响有多大?
放射性辐射方面,正常运行条件下,核电站周围的额外放射性辐射非常小,不高于背景的千分之一,可以忽略。
但核电站的热岛效应严重。仍以一座500万千瓦的核电站为例,发热量是1500万千瓦,散热约1000万千瓦。如果仅算用电产生的发热,相当于北京,上海这样的超大城市。在内陆,这些热都要通过冷却塔蒸发水带走。这么大的发热量,一秒钟的蒸发量是6吨多,一年是2亿吨,相当于一座百万人口大城市一年的居民用水量。长江中下游本来就闷热潮湿,散热条件不好,这么大的散热量和蒸发量无疑是火上浇油(沿海电站要好一些)。
评论:热岛效应来自热机效率,这点核电火电都一样。更值得关注的是核电站的热污染,也即核电站的温排水。但在沿海核电站冷却水排放的问题上,国家有严格规定。在核电站环评时,必须要有物理温度、模拟计算,排出的热水,以及扩散时海水增温一度温升的范围、温升湿度的范围等。此外,核电站热力循环中的大部分水是循环利用。
9. 地方上为什么热衷发展核电?
以一座500万千瓦核电站为例,投资至少700亿人民币。核企与地方合资建核电站。地方政府出地,移民,准备厂址,普及核电知识,等,只需要几亿到十几亿元。核企出其它所有的钱和技术。一般给地方30%的股份。也就是说,地方出几亿元就得到了几百亿元的权益,还有建设时的经济拉动效应,发电后的地方税收,电厂发电收入的GDP数字,等。
评论:拉动地方经济、带动就业、增加税收,这些正是建设核电站的优势。一个核电站可以让一个贫困县直接脱贫,改善当地居民生活水平。
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