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中國核電:安全系數很“硬核”
[ 發布時間:2019-11-25 ]   [ 信息來源: 中國科學報 ]  [ 字號: ]

  廣島原子彈爆炸讓人觸目驚心,切爾諾貝利核泄漏令人心有余悸。由于核能的特殊性,核電站的安全性和可靠性引起人們的高度關注。


  “我國核電站是足夠安全的,完全滿足國際上各安全監管機構對新建反應堆的安全要求。”中國科學院地球環境研究所研究員侯小琳在接受《中國科學報》采訪時表示。


  近日,他帶領團隊通過分析采集于我國沿海地區表層土壤中的钚(Pu)元素239Pu和240Pu,再次印證了這一觀點。該研究成果發表于《臭氧層》上。


  核活動的指紋


  一直以來,核電站的安全運行是人們極為關注的社會熱點。分析核電站周邊環境中的放射性水平,有助于準確評價核電站運行的輻射影響。在這一過程中,钚元素成為考量核安全的重要指標。


  “自然界并沒有钚元素,它是通過人工核反應合成的。”侯小琳介紹,不同來源的钚,其同位素組成不同。上世紀50~80年代的大氣核武器試驗導致的全球放射性沉降中,钚同位素240Pu與 239Pu的原子比值為0.18。但是,核電站反應堆由于較高的燃耗,其產生的钚同位素比值則為0.3~0.5。


  換句話說,钚同位素的比值就像核活動的指紋,通過分析環境中钚同位素比值的大小,就能判斷它的來源。“比如,我們在核電站附近采集的樣品中钚同位素比值是0.3附近的,就可以推測它有核武器試驗全球沉降以外的來源,即有可能來源于該核電站。”侯小琳分析道。


  基于這個獨特的指標,研究人員可以進一步評估核電站的安全隱患。


  “核電站正常運行是不可能有钚元素排出的,個別反應堆燃料元件破損,可能會有少量揮發性放射性物質泄露到附近地區。假如在5公里乃至10公里外都能檢測到钚的存在,說明已經有一定量通過氣體排放和擴散。由于钚是一種非揮發性元素,這就意味著該核電站可能出現一定程度的放射性泄露了。”侯小琳說。


  不存在核泄漏


  我國核電站是否存在核泄露呢?為此,團隊系統采集了我國核電站所在的沿海地區表層土壤和土壤剖面,測定了其中钚同位素的分布情況。


  結果發現,我國沿海地區土壤钚同位素水平和全球同緯度平均水平沒有明顯差別,呈現從北向南逐漸降低的梯度分布,和全球沉降的緯度分布一致。


  “因為地球是南北自轉的,不是東西自轉。從理論上說,核爆炸產生的放射性物質大部分進入平流層大氣中,并在平流層充分混合后再進入對流程,最后沉降至地表。由于全球大氣核武器試驗場主要分布在北半球中高緯度地區,因此沉降的放射性物質存在緯度差異,即中高緯度地方的沉降水平高,緯度低的地方低。”論文第一作者、中國科學院地球環境研究所環境放射性實驗室博士張偉超告訴《中國科學報》。


  實驗驗證了這一觀點。采集于新疆、內蒙古、東北等高緯度地區的土壤中钚同位素的濃度偏高,在南方如江蘇、浙江等地偏低。而從東西走向來看,從東北到西北并無太大差異。


  “整體來說,從我國沿海地區土壤中钚同位素比值上看,沒有發現任何核電站泄漏的信號,從水平上來說也看不出這些钚同位素是來源于核電站。”張偉超說。


  這進一步證實了我國沿海地區土壤中钚同位素主要來自于1945~1980年間大氣核武器試驗的全球沉降,其他人類核活動釋放的钚同位素對沿海地區的貢獻忽略不計。同時,研究區域中239,240Pu濃度的分布還受到植被覆蓋率、降水、土壤有機質等環境因素的影響。


  新型核電站更為安全


  今年9月,國務院新聞辦公室發表首部《中國的核安全》白皮書,全面分享了中國核安全監管理念和實踐,有效回應了社會公眾對核安全的關切,展示出我國倡導構建核安全命運共同體的決心和行動。


  生態環境部副部長劉華曾在介紹我國當前的核安全戰略和進展時表示,我國核電廠的安全保持了世界先進水平。“近5年來世界核電運營者協會(WANO)統計的數據顯示,我國核電廠運行機組80%的指標優于世界中值水平,其中70%的指標達到了世界先進值,應該說總體的運行指標是處于世界前列的。”


  此外,中國在中低放廢物、高放廢物的處理處置方面都做了戰略規劃安排,現在已經建立了兩座中低放廢物處置廠,并且在安全運行。


  據了解,目前我國核電技術已經發展到安全性更高、防范措施更完善的第三代。為防止核反應堆中的放射性物質外泄,包括“華龍一號”在內的第三代核電站反應堆一般都設置了三道防護鋼甲:核燃料棒包殼、一回路承壓邊界、安全殼,每一道防護都有自己的職責,又與其他防護相互補充,三道防護環環相扣、交叉防御,對反應堆形成嚴密保護,這些都有力地降低了核泄漏的風險。


  “就實際而言,因為我國的核電站基本上都是安全性更高的新型核電站,而其他國家的很多核電站型號老舊,都已經服役了40~50年,而我們的才服役了幾年到十幾年,最長的也就20多年,因此我國核電站的安全形勢自然比他國好得多。”談及我國核電廠的安全原因,侯小琳坦言。

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