科普:核电站周围有辐射?核电比火电站辐射大吗?

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科普:核电站周围有辐射?核电比火电站辐射大吗?

2024-06-09 00:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

差异是取决与煤中含有多少铀和钍,两者都是放射性元素。所有天然的煤中都含有微量的铀和钍,这本来不算什么问题,但是,当煤经过燃烧产生粉煤灰之后,它们的含量就会被浓缩,达到自然水平的数倍、几十倍。

粉煤灰中的铀有时会滤入火电厂周围的水和土壤里,影响农田,继而影响食物。居住在“烟影区”(烟影区指火电厂烟囱周围半径16公里内的区域)内的人也许会遭受少量辐射。煤渣垃圾填埋场和废弃的矿场、采石场也会产生粉煤灰,对附近的居民造成潜在危害。

《科学》杂志1978年的一篇论文中,美国橡树岭国家实验室的麦克布赖德(JPMcBride)及其同事研究了田纳西和亚拉巴马州的燃煤火电厂产生的粉煤灰中铀和钍的含量。为了搞清楚浸出作用的危害有多大,科学家对火电厂周围的辐射进行了估算,并和核电厂使用的沸水反应器和压水反应器周围的辐射值做了对比。

结果:居住在火电厂附近的人吸收的辐射估算值与核设施附近的人水平相当,但有时火电厂辐射值会高于后者。在极端情形下,科学家估算粉煤灰对人骨造成的辐射每年约为18毫雷姆(即千分之一雷姆rem,这个单位用于测量电离辐射的量)。相比之下,沸水堆和压水堆造成的辐射当量同比为3~6毫雷姆。 所有生长在火电厂烟影区内的作物,其辐射当量比核电厂周围的高出50%~200%。

美国地质勘探局有一个有关全美各地火电厂粉煤灰中铀含量的在线数据库。在大部分地区,煤灰中的铀含量低于部分普通岩石。

那为什么煤产生的废物有这样的辐射量?其实,核电厂和火电厂而遭受辐射健康方面不利影响的可能性都是非常低的。煤中含有的铀等元素产生的辐射也许只会对矿工造成确实的健康风险。与其说是环境危害,还不如说是职业危险,矿工身边都是岩石和散发出氡的地下水流。

但是火电厂还有一个巨大的危害:温室气体排放。现在世界目光都聚焦在气候变化上,核能在一定程度上更受欢迎了。中国计划在2020年将其核能发电提升4-5倍,(根据十三五规划,2020年中国运行核电装机容量要达到5800万千瓦)达到世界第二。

虽然反应堆核心熔毁的几率很小,核电技术也越来越安全(中国核电运行近半个世纪,从未发生大事故)但是现在问题形成了两方对决:由于燃烧煤炭而逐日积累的污染,以及虽然风险很小但一旦发生就可能是灾难性的影响。

核电站与火电厂对环境影响的比较

在相同功率的情况下,核电站排放到环境中的有害物质比火电厂要少得多。核电站对周围居民的辐射影响,远远低于燃煤电厂和天然辐射,是安全而清洁的能源。

(三)一座核电站究竟比一座火电站减排多少?

一座核电站1年只有约30-40吨的核废料,一辆大卡车一次就运输了,不排放其它物质;一座标准的百万千瓦火电站,一年需要消耗煤炭约3百万吨(充分计算机组年利用小时),向大气中排放二氧化硫2.5万吨,氮氧化物1.5万吨,灰尘32万吨,二氧化碳600万吨。如果用100座百万千瓦级核电站代替100座相同发电量的火电站的话,可以减少污染物和二氧化碳排放-粗略估算至少减排超过6亿吨。

截至2014年底,我国大陆在运核电机组22台,总装机容量2029万千瓦,占全国电力总装机容量仅1.5%,发电量占全国总发电量仅2.4%,目前我国核电的比例仍太小,‘十三五’期间,国家应从战略层面进一步明确核电在优化能源结构中的支柱地位,将核电作为替代化石能源的重要选择规模化发展,使其在电力供应中占据相当的比例,才能有效支撑到2030年非化石能源消费占比提高到20%这一目标。

根据环保部公布的数据显示,截至2013年底,我国一次能源消费的总量达到37.5亿吨标煤,其中煤炭的比例高达66%,远高于全球30.1%的平均水平。按照十八大制定的全面建成小康社会的总要求,到2020年我国要实现国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一番。这一目标意味着中国能源需求的增长将是刚性的,以城乡居民人均收入翻番为例,目前我国人均用电量约为3500千瓦时/人,仅为欧美发达国家的1/3到1/5,能源需求仍将快速增长。据发改委能源研究所等机构预测,2030年我国一次能源消费总量将达到60亿吨标煤左右。

实际上,在工业化过程中,欧美国家也曾发生过雾霾围城的困境,美国在20世纪40年代曾发生过洛杉矶光化学烟雾污染事件、宾夕法尼亚多诺拉烟雾事件,英国50年代则发生伦敦烟雾事件等严重污染事件。欧美主要国家治霾的重要途径之一就是规模化兴建核电站,大量替代化石能源。在这期间,美国建设了104座核电站,核电发电比例约占全国电力总量的19%;法国兴建了58座核电站,核电发电比例高达78%。“欧美国家的经验表明,规模化发展核电是治理大气污染、提升空气质量非常有效的手段。

36台机组投运 一年可减排超2亿吨

公开资料显示,一座标准的百万千瓦火电站,一年需要消耗煤炭约3百万吨,向大气中排放二氧化硫2.5万吨,氮氧化物1.5万吨,灰尘32万吨,二氧化碳600万吨。2013年,我国火电装机容量8.6亿千瓦,相当于860座百万千瓦火电站,这些火电站每年向大气中排放二氧化硫2150万吨,氮氧化物1290万吨,灰尘2.75亿吨。这些污染物排放到大气中,经过一系列的物理和化学变化过程,就成为了PM2.5的主要成分。

而根据环保部的数据, 2014年上半年全国化学需氧量排放总量1172.2万吨,二氧化硫排放总量1037.2万吨, 氮氧化物排放总量1099.5万吨。由此可以估算,全国的火电站占到二氧化硫排放总量的八九成,氮氧化物排放总量的六成。

核能是一种清洁能源,核能发电过程中不产生二氧化硫、氮氧化物和烟尘,也不产生二氧化碳。即使考虑从采矿到燃料生产、发电的整个能源生产过程,核能产生的有害气体也比化石燃料少得多。同样是 一座百万千瓦级的发电站,核电站一年只产生30吨核废料,用一辆大卡车就可以运走,而且不排放二氧化硫、氮氧化物、灰尘和二氧化碳。

假设如果我们使用的一次能源中,核能比例可以提高至10%左右(这个比例仍小于欧盟平均水平11.9%),而将煤炭比例降至60%左右(这个比例仍是世界平均水平的2倍),这相当于用100座核电站代替100座火电站的规模。按照这样的规模计算,我们每年可以减少燃烧燃煤3亿吨,这个规模相当于北京周边地区的燃煤总量,每年可以减少的污染物排放量为二氧化硫约300万吨,氮氧化物约180万吨,灰尘约4000万吨,二氧化碳约6亿吨。

CNTIA特别提示:

1、美国和法国大规模建核电站不能简单地认为是解决雾霾问题,当时还有中东石油危机等历史背景,规模化发展核电是减少污染物排放的有效途径,但解决雾霾问题是一个极为复杂的系统工程,除发展核电以外还需配合其它措施。

2、火电厂年煤耗量,与机组开工利用小时、单机煤耗率、机组容量大小、煤炭品质等都密切相关。污染物排放量也因此相关。相关技术在变化进步,本文部分数据基于2015年之前的,仅供了解参考。

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