核能有效利用是當今社會關注的重大問題，各國科學家都在為之拼搏。核能在未來能源結構中占有什么樣的重要地位？如何保障核能安全利用？科學家在核能安全利用方面正在做哪些事？帶著這些問題，記者采訪了中國科學院核能安全技術研究所的專家。

核能發電

清潔便宜的能源

核能是原子核發生重新組合或分離而釋放出來的能量，也稱“原子核能”，它有聚變能和裂變能兩種。聚變能尚在深入探索研究階段，人類還沒有完全掌握；裂變能，人類已實現大規模可控，并已實現商用化。核能目前利用最多的領域還是核能發電，現在世界上有幾百座核電站在運行，還有不少核電站在建。到目前為止，全球核電發電份額約占總份額的13.5%左右，發達國家在運核電裝機總量已占電力裝機總量的20%，我國僅占2%至3%左右，尚處低位。

反應堆是實現大規?？煽睾肆炎冩準椒磻闹匾b置，它向人類提供核能，核電站的核心就是反應堆。核能發電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式，這一點與火力發電極其相似。不同的是，核能發電以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能。單位體積燃料核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高約百萬倍，比較起來所需要的燃料體積比火力電廠少很多。舉例來說，一座大型核電廠每年要用掉80噸的核燃料，只要2支標準貨柜就可以運載。如果換成燃煤，需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。地球上核燃料資源儲藏量豐富，已探明的鈾礦至少有460萬噸，相當于4萬億噸煤的能量，可供人類使用200年。核能發電比較經濟，雖然它一次性基建投資較大，但核燃料的費用比煤和石油燃料費用要便宜得多，所以核電站的總成本已低于火力發電站的總成本，有較好的綜合經濟效益。此外，核能發電還可實現大幅削減二氧化碳的排放目標。根據國家“十三五”發展規劃，到2020年，我國核電裝機容量將達到5800萬千瓦，在建容量將在3000萬千瓦以上，總共要完成8800萬千瓦的既定目標。這說明，在未來很長時間內，核電在非化石能源的發電中占有重要地位，并在人類的生產和生活中發揮重要作用。

叩問核安全

多安全才算安全

雖然核能發電既有較高的經濟效益，又有很好的環境效益，但大眾對于核安全總是心存疑慮。今年是前蘇聯切爾諾貝利核事故30周年，也是日本福島核事故5周年。這兩次重大事故，再次喚醒人們對于核能安全問題的警惕和關注。切爾諾貝利核事故的原因有人為的原因，也有設備的原因。如：電站使用的反應堆，西方發達國家早已經淘汰。該反應堆自動控制和監測技術落后，沒能將事故及時處理。再有就是，對這種安全性本來就差的反應堆竟然沒有設置安全殼，只有一般的廠房。這次事故造成反應堆廠房爆炸，堆芯熔化，放射性裂變產物污染了大氣環境。

福島核事故與切爾諾貝利核事故同為七級核事故（國際原子能機構IAEA將核事件分為7級，7級為最嚴重）。福島核事故是因為地震引起的海嘯造成核電站斷電，反應堆無法冷卻，才導致大爆炸和堆芯熔融。福島核事故的后果比較嚴重，至今仍然影響著核電站周圍居民的生活，部分疏散人員仍然無法返回家鄉，核電站附近的海水也受到不同程度的污染。

核安全要多安全才算安全？中國科學院核能安全技術研究所所長吳宜燦研究員認為，回答這個問題需要更新理念，安全目標不僅要考慮對公眾的保護，還要考慮對環境和社會的可持續發展的影響。

國際上核安全目標的科學定性描述是：不明顯增加個人風險和社會風險。如何界定“不明顯”呢？美國核管會（NRC）在1979年三哩島核事故后提出兩個“千分之一”：緊鄰核電廠的個人或居民急性死亡風險不超過其他原因導致急性死亡的千分之一；因核電廠運行導致癌癥死亡的風險不超過其他原因致癌風險總和的千分之一。嚴格地說，這樣的定量概率安全目標，是在美國當時的廠址、環境和人口條件下，基于壓水堆技術從兩個“千分之一”推導出來的。但目前大多數國家只是簡單地引用，缺乏充分的指導意義。此外，這一安全目標的實施，依賴于概率安全分析技術的成熟和完善，分析結果中的不確定性始終是其面臨的重要挑戰。顯然，對于多安全才算安全，人們并沒有獲得最后的答案，安全目標會隨著時代發展、科學進步以及技術提升而改變。

保障核安全

技術進步是首選

保障核安全，既是一個世界性的課題，也是我國政府十分重視的研究領域。日本福島核事故后，2011年9月中國科學院決定成立核安全所，由中科院合肥物質科學研究院與中國科技大學聯合共建。研究所的目標是：建成具有國際先進水平的核能安全技術研究基地、核能安全專業高端人才培養中心、核電站及其他核設施安全技術綜合支持平臺及第三方評價機構。

長期以來，“縱深防御”（DID）一直被作為最基本的核安全哲學理念，它是二十世紀40年代由美國杜邦公司化學工程師提出。但隨著反應堆運行經驗的反饋，使得DID層級不斷加深，已不堪重負。一方面，無限制增加DID，意味著建造成本增加，競爭力下降，沒有核電，還談什么核安全？另一方面，無限制增強DID，未必帶來最終的安全。

面對上述困境，主要有兩條解決途徑。一是采用非能動技術，簡化設計。非能動技術，實質上是利用自然法則給設計“瘦身”，在提高安全性的同時節省成本。二是通過采用革新型反應堆技術，利用反應堆自身安全特性從本質上加強安全。核裂變反應堆已經歷了四代。其中，第四代裂變反應堆是目前正在設計和研發的、在反應堆概念和燃料循環方面有重大創新的反應堆，如鉛基反應堆，其主要特征是：可防止核擴散、具有更好的經濟性、安全性高、燃料增殖性能好和廢物產生量小。專家認為，革新型核能系統是未來核能重要發展方向，也是解決核安全問題的主要途徑。

放射性核廢料難處理是公眾對核安全的另一個擔憂。現行核廢料的處理處置方法主要是“土葬”，即按國際原子能機構要求，對中低放射性核廢料，不論是固體核廢料還是液體核廢料，都要進行固化處理，然后裝在“封閉容器”里，放在淺地層的處置庫里。處置單元由鋼筋混凝土澆筑而成，即使發生地震，它也是一個完整的水泥塊，不會輕易破裂。而對于高放射性廢料的處理處置，則主要采取深埋方式。目前，我國已建有兩座中低放射核廢料處置庫，還沒有一座高放射性核廢料處置庫，所有的高放射性核廢料只能暫存在核電站的硼水池里。

吳宜燦研究員認為，對核廢料更先進的處理方法是“火葬”，目前核安全所正在牽頭研究多種“火葬”反應堆新概念，其中加速器驅動嬗變系統（ADS）是通過中子與高放射性核廢料發生嬗變反應來處理核廢料，有望解決高放射性核廢料污染問題，并達到“變廢為寶”的目的。目前，該所自主創新設計研發的中國鉛基反應堆 “麒麟號”（英文名CLEAR）因其優越的安全性、經濟性和可持續能力已被選作ADS反應堆堆型，它將同時為我國第四代鉛冷快堆的發展建立強有力的技術基礎，為保障核安全做出自己的貢獻。