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中国核电:安全系数很“硬核”
[ 发布时间:2019-11-25 ]   [ 信息来源: 中国科学报 ]  [ 字号: ]

  广岛原子弹爆炸让人触目惊心,切尔诺贝利核泄漏令人心有余悸。由于核能的特殊性,核电站的安全性和可靠性引起人们的高度关注。


  “我国核电站是足够安全的,完全满足国际上各安全监管机构对新建反应堆的安全要求。”中国科学院地球环境研究所研究员侯小琳在接受《中国科学报》采访时表示。


  近日,他带领团队通过分析采集于我国沿海地区表层土壤中的钚(Pu)元素239Pu和240Pu,再次印证了这一观点。该研究成果发表于《臭氧层》上。


  核活动的指纹


  一直以来,核电站的安全运行是人们极为关注的社会热点。分析核电站周边环境中的放射性水平,有助于准确评价核电站运行的辐射影响。在这一过程中,钚元素成为考量核安全的重要指标。


  “自然界并没有钚元素,它是通过人工核反应合成的。”侯小琳介绍,不同来源的钚,其同位素组成不同。上世纪50~80年代的大气核武器试验导致的全球放射性沉降中,钚同位素240Pu与 239Pu的原子比值为0.18。但是,核电站反应堆由于较高的燃耗,其产生的钚同位素比值则为0.3~0.5。


  换句话说,钚同位素的比值就像核活动的指纹,通过分析环境中钚同位素比值的大小,就能判断它的来源。“比如,我们在核电站附近采集的样品中钚同位素比值是0.3附近的,就可以推测它有核武器试验全球沉降以外的来源,即有可能来源于该核电站。”侯小琳分析道。


  基于这个独特的指标,研究人员可以进一步评估核电站的安全隐患。


  “核电站正常运行是不可能有钚元素排出的,个别反应堆燃料元件破损,可能会有少量挥发性放射性物质泄露到附近地区。假如在5公里乃至10公里外都能检测到钚的存在,说明已经有一定量通过气体排放和扩散。由于钚是一种非挥发性元素,这就意味着该核电站可能出现一定程度的放射性泄露了。”侯小琳说。


  不存在核泄漏


  我国核电站是否存在核泄露呢?为此,团队系统采集了我国核电站所在的沿海地区表层土壤和土壤剖面,测定了其中钚同位素的分布情况。


  结果发现,我国沿海地区土壤钚同位素水平和全球同纬度平均水平没有明显差别,呈现从北向南逐渐降低的梯度分布,和全球沉降的纬度分布一致。


  “因为地球是南北自转的,不是东西自转。从理论上说,核爆炸产生的放射性物质大部分进入平流层大气中,并在平流层充分混合后再进入对流程,最后沉降至地表。由于全球大气核武器试验场主要分布在北半球中高纬度地区,因此沉降的放射性物质存在纬度差异,即中高纬度地方的沉降水平高,纬度低的地方低。”论文第一作者、中国科学院地球环境研究所环境放射性实验室博士张伟超告诉《中国科学报》。


  实验验证了这一观点。采集于新疆、内蒙古、东北等高纬度地区的土壤中钚同位素的浓度偏高,在南方如江苏、浙江等地偏低。而从东西走向来看,从东北到西北并无太大差异。


  “整体来说,从我国沿海地区土壤中钚同位素比值上看,没有发现任何核电站泄漏的信号,从水平上来说也看不出这些钚同位素是来源于核电站。”张伟超说。


  这进一步证实了我国沿海地区土壤中钚同位素主要来自于1945~1980年间大气核武器试验的全球沉降,其他人类核活动释放的钚同位素对沿海地区的贡献忽略不计。同时,研究区域中239,240Pu浓度的分布还受到植被覆盖率、降水、土壤有机质等环境因素的影响。


  新型核电站更为安全


  今年9月,国务院新闻办公室发表首部《中国的核安全》白皮书,全面分享了中国核安全监管理念和实践,有效回应了社会公众对核安全的关切,展示出我国倡导构建核安全命运共同体的决心和行动。


  生态环境部副部长刘华曾在介绍我国当前的核安全战略和进展时表示,我国核电厂的安全保持了世界先进水平。“近5年来世界核电运营者协会(WANO)统计的数据显示,我国核电厂运行机组80%的指标优于世界中值水平,其中70%的指标达到了世界先进值,应该说总体的运行指标是处于世界前列的。”


  此外,中国在中低放废物、高放废物的处理处置方面都做了战略规划安排,现在已经建立了两座中低放废物处置厂,并且在安全运行。


  据了解,目前我国核电技术已经发展到安全性更高、防范措施更完善的第三代。为防止核反应堆中的放射性物质外泄,包括“华龙一号”在内的第三代核电站反应堆一般都设置了三道防护钢甲:核燃料棒包壳、一回路承压边界、安全壳,每一道防护都有自己的职责,又与其他防护相互补充,三道防护环环相扣、交叉防御,对反应堆形成严密保护,这些都有力地降低了核泄漏的风险。


  “就实际而言,因为我国的核电站基本上都是安全性更高的新型核电站,而其他国家的很多核电站型号老旧,都已经服役了40~50年,而我们的才服役了几年到十几年,最长的也就20多年,因此我国核电站的安全形势自然比他国好得多。”谈及我国核电厂的安全原因,侯小琳坦言。

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