高三物理核能利用

2024-04-25

高三物理核能利用（通用6篇）

篇1：高三物理核能利用

高三物理教案核力与核能

核力与核能

三维教学目标

1、知识与技能

(1)知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用;

(2)知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小;

(3)理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损;

(4)知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。

2、过程与方法

(1)会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能;

(2)培养学生的理解能力、推理能力、及物理计算能力。

3、情感、态度与价值观

(1)使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力;

(2)认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。

教学重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。

教学难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

(一)引入新课提问1：氦原子核中有两个质子，质子质量为mp=1.6710-27kg，带电量为元电荷e=1.610-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍?(两者相差1036倍)

提问2：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散?会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢?今天就来学习这方面的内容。

(二)进行新课

1、核力与四种基本相互作用

提示：20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1036倍。

基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。

提问1：那么核力有怎样特点呢?

(1)核力特点：

第一、核力是强相互作用(强力)的一种表现。

第二、核力是短程力，作用范围在1.510-15 m之内。

第三、核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。

总结：除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度则比电磁力小。

(2)四种基本相互作用力：弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：

①弱力(弱相互作用)：弱相互作用是引起原子核衰变的原因短程力;

②强力(强相互作用)：在原子核内，强力将核子束缚在一起短程力;

③电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体长程力;

④引力：引力主要在宏观和宇观尺度上独领风骚。是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状长程力。

2、原子核中质子与中子的比例

随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数。

思考：随着原子序数的增加，稳定原子核中的质子数和中子数有怎样的关系?(随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多)

思考：为什么随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数?

提示：学生从电磁力和核力的作用范围去考虑。

总结：

若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了;

若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。

由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间恨本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。因此只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。

3、结合能

由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。例如用强大的光子照射氘核，可以使它分解为一个质子和一个中子。

从实验知道只有当光子能量等于或大于2.22MeV时，这个反应才会发生。相反的过程一个质子和一个中子结合成氘核，要放出2.22MeV的能量。这表明要把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能。

原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。

那么如何求原子核的结合能呢?爱因斯坦从相对论得出了物体能量与它的质量的关系，指出了求原子核的结合能的方法。

4、质量亏损

(1)质量亏损

科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等，例如精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显的表现出来。

回顾质量、能量的定义、单位，向学生指出质量不是能量、能量也不是质量，质量不能转化能量，能量也不能转化质量，质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。

(2)爱因斯坦质能方程： E=mc2

相对论指出，物体的能量(E)和质量(m)之间存在着密切的关系，即E=mc2式中，c为真空中的光速。爱因斯坦质能方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的。

(3)核反应中由于质量亏损而释放的能量：△E=△m c2

物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的，但是如何使这样巨大的能量释放出来?从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化△E与物体的质量变化△m的关系：△E=mc2

单个的质子、中子的质量已经精确测定。用质谱仪或其他仪器测定某种原子核的质量，与同等数量的质子、中子的质量之和相比较，看一看两条途径得到的质量之差，就能推知原子核的结合能。

说明：

①物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量。

②质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减少。

③在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律。

④质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。

阅读原子核的比结合能，指出中等大小的核的比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大)，这些核最稳定。另一方面如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以释放能量供人使用。

巩固练习

已知：1个质子的质量mp=1.007 277u，1个中子的质量mn=1.008 665u.氦核的质量为4.001 509 u.这里u表示原子质量单位，1 u=1.660 56610-27 kg.由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量。(28.3MeV)

篇2：高三物理核能利用

从1979年的三里岛核事故，到1986年的的切尔诺贝利核灾难，核灾难的阴影一直徘徊在人类的上空。切尔诺贝利核灾难，据国际原子能总署和世界卫生组织所主导的切尔诺贝利论坛在2005年所提出的切尔诺贝利事件报告中，造成56人直接死亡（47名救灾人员，9名罹患甲状腺癌的儿童），并估算在高度辐射线物质下暴露的大约60万人中，将近额外有4,000人将死于癌症。此数据包括已诊断出的4,000名儿童甲状腺癌会造成的死亡（依据白俄罗斯的经验，存活率接近99%）。绿色和平组织所估计的总伤亡人数是9万3千人，但引用在一份最新出炉的报告中的数据指出发生在白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰单独事件在1990年到2004年间可能已经造成20万起额外的死亡。切尔诺贝利核灾难总共给苏联带来了大概两千亿美元损失（通货膨胀也列入计算）。这使得切尔诺贝利灾难在近代历史中成为最“昂贵”的灾难事件之一。

美国三里岛核事故由于完善的安全措施和安全建筑让损失和危害降到了最低（五级）。但是人类利用核能的安全性仍通过这两次核事故备受质疑，不少国家迫于舆论压力关闭了本国的核电站，或者停止了核电的兴建，世界核能的发展陷入了前所未有的低谷，人们围绕未来核能的发展方向发生了激烈的争论。

切尔诺贝利核灾难26年后的今天，世界再次处在核阴影的笼罩之下。2011年3月11日，由于地震与紧接着发生的海啸，福岛第一核电站发生一系列设备损毁、堆芯熔毁、辐射释放等灾害事件，日本原子力安全保安院（简称“原安院”）将本次事故升级至国际核事件分级表中最高的第七级，是第二个被评为第七级事件的事故。（第一个是切尔诺贝利核灾难）这意味着本次事故为“可能会造成严重的健康影响及环境后果”的特大事故。

自从1983年“TTAPS”小组（理查德·特科、布赖恩·图恩、托马斯·阿克曼、詹姆斯·波拉克和卡尔·萨根五位科学家的姓氏首字母缩写）在1983年底的《科学》杂志上发表有关“核冬天”的理论开始，关于全面核战的中“相互毁灭”的理论开始具备绝对的威慑性，甚至开始令人感到窒息。虽然随着冷战的结束，全面核战的风险已经大大降低。但是局部核战的风险和各地兴建的核电站所带来的“核恐惧”仍然留存在人们的内心深处。至今白俄罗斯和乌克兰当地依旧“谈核色变”。核恐惧几乎已经渗入他们的基因深处。

当然核电站的安全性相比核武库来说无疑高了很多。如今的核电站，已经大多是第二，第三代核反应堆，甚至第四代核反应堆也在设计中，相比第一代简陋的反应堆，这些新的设计无疑是被动安全的，自身也更加安全的。但是他的安全性仍然不能与他的自身收益相比。早在1972年，就有三名劫机者劫持了沿美国东海岸飞行的南部航空49号航班，并威胁要将飞机追毁于位于田纳西州的橡树岭核武器工厂。在劫机者的要求得到满足以前，这架飞机距离工厂高度只有约2.5千米了。

现在的核电站反应堆依旧是裂变反应，大规模开发的安全依旧无法保证，甚至可能会帮助恐怖分子制造脏弹，只有当核电站成为聚变核电站的时候，它才具有大规模开发的价值，才能真正成为“太阳”，为人们的生产生活提供无尽的能量。

朝鲜半岛核问题，伊朗核危机福岛安全事故

核电站的弱点俄罗斯核武库

脏弹

核电站在一般人的眼中都是非常坚固的目标。在美国，核电站由使用电子监控的两排高高地围墙包围，在核电站附近还有许多武装警卫巡逻[11]。核管理委员会对核电站设计时所考虑到的威胁级别是保密的，因此无法确切知道核电站能够防守多大的攻击力量。而且核电站紧急关闭仅须少于五秒钟，而重启过程则需要若干小时，这也可以严重牵制以释放放射性物质为目的的恐怖力量。

在九一一袭击事件以后，对核电站的空中打击成为了一个重要问题。但是，其实在1972年，就有三名劫机者劫持了沿美国东海岸飞行的南部航空49号航班，并威胁要将飞机追毁于位于田纳西州的橡树岭核武器工厂。在劫机者的要求得到满足以前，这架飞机距离工厂高度只有约2.5千米了[12][13]。

如果核电站被空中打击，能够防止放射性物质泄露的最重要的保护就是它的遏制建筑和导弹防御系统。目前的核管理委员会主席戴尔·克莱恩表示，“核电站自身拥有结实的结构，根据我们的研究，可以在假想的空中打击中提供足够的保护。核管理委员会也要求核电站操作员有能力处理大火或爆炸事件，不论事件的起因是什么。”[14]

另外，美国电力科学研究院进行了一项大性研究，对核反应堆和核废料储存设备的坚固性进行了测试，测试结果表明，他们可以承受类似九一一袭击事件强度的恐怖袭击。核电站产生的乏燃料经常储存在核电站内部的某个受保护的区域[15] 或者是乏燃料运输桶中，将他们窃取并用于肮脏弹中也是非常困难的。如果试图窃取乏燃料的人暴露在强辐射下，很快就会失去行动能力，甚至失去生命[16]。

2010年9月，对震网计算机蠕虫的分析表明它的主要目的是破坏核电站。这种网络攻击可以越过物理上的保安人员，直接对控制核电站的系统进行攻击，因此这个发现暴露了核电站的一个新的弱点[17]。

篇3：高三物理核能利用

关键词：核能和平利用,风险防范,污染防治,法律体制

核能的开发和利用是20世纪人类取得的最伟大的成就之一。但是由于潜在的危险性, 国际上影响重大的核事故时有发生, 我们必须时刻牢记安全第一, 通过完善法律体制来确保以和平的方式来开发和利用核能。

一、和平利用核能的意义及其必要性

(一) 核能的固有优势

1. 核能是洁净能源

与煤炭、石油、天然气这些化石燃料不同, 核能通过核聚变或者是核裂变反应来产生热量, 这一能量转化过程中没有燃烧, 不会产生伴生废气。从这个意义上说, 核能是一种洁净能源。

2. 核能是廉价能源

火电厂的发电成本中, 燃料费占了很大一部分, 大概在40%-60%。再加上核电厂的发电燃料体积小、质量轻, 因此, 与火电厂相比, 其运输成本至少低了15%。在未来, 伴随着科学的发展和技术的进步, 发电成本会进一步下降。从这个意义上说, 核能是一种廉价能源。

3. 核能是安全能源

核电站从里到外一共有三道安全屏障, 依次是燃料元件包壳、一回路压力边界和安全壳。在安全合法的状态下运行的核电站对周围环境和人员产生的辐射危害很小, 甚至比吸烟或者是空气污染产生的危害还小, 几乎可以忽略不计。因此, 核电是安全的。

4. 核能是取之不尽用之不竭的

核能的主要生产原料是铀, 广泛分布于地壳和海水之中, 资源极其丰富, 相当于有机燃料储量的20倍, 它们可供人类使用至少几千年。再加上铀资源高度浓集的特性, 使得铀裂变产生的热量十分丰富。所以说, 核能是取之不尽, 用之不竭的。

(二) 核能的潜在风险

在核能利用过程中可能造成的辐射和泄漏是核能潜在的主要风险。这种放射性污染不仅对人体的健康造成严重的损害, 也给周围的生态环境带来巨大的威胁。如果发生重大的、扩散性强的核事故, 那么影响的范围将超出一国界限, 危害到周围的国家, 产生范围更广, 影响更深, 危害更大的核损害。这些损失不仅包括生命健康、财产利益还有生态环境以及社会政治方面的。

(三) 我国和平利用核能的意义及必要性

我国大力推动核能的和平开发与利用, 主要是从以下三个方面考虑:

首先, 有利于保障能源安全。我国既是能源生产的大国, 也是能源消费的大国。核电是廉价能源, 其发电成本大大低于传统的火力发电成本。同时, 核电是取之不尽用之不竭的能源, 可以持续开发和利用。大力发展核电对于确保我国能源实现长期、稳定的供应具有重要意义, 是保障我国能源安全的有效途径。

其次, 有利于保护生态环境。火力发电带来的大量排放物, 包括二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物还有粉尘。这些排放物是导致全球气候变暖以及空气污染的主要原因。核电是洁净能源, 大力发展核电对于保护生态环境具有重要意义。

最后, 核电是安全的。核电站从里到外一共有三道屏障来确保安全。据统计, 从平均水平上看, 大约100个核电站同时地、持续地运行2500年, 可能会有一次核事故发生, 这样的概率大致相当于飞机发生事故的概率。而且大部分事故是人为原因导致, 因此, 核电是安全的。

二、我国和平利用核能的法律体制

我国是世界上的能源大国, 我国核技术经过六十年来的发展也已经达到了世界先进水平, 与此相适应, 我国需要一整套完善而合理的法律体制来确保核能的和平发展和利用。

(一) 我国和平利用核能的现行法律体制

1. 防治放射性污染的基本原则

《放射性污染防治法》第3条规定, “国家对放射性污染的防治, 实行预防为主、防治结合、严格管理、安全第一的方针。”这是我国防治放射性污染的基本原则。

2. 核能开发利用许可登记制度

我国采用了国际上通行的核装置与核设施的许可证制度和登记制度。为此, 国务院有关部门制定了一系列有关规定, 只有在严格依照这些规定申请然后取得许可证并且办理了登记之后, 有关单位才可以生产、使用或者销售核装置。

3. 环境影响评价制度

根据《放射性污染防治法》和《环境影响评价法》的明确要求, 所有的工程项目, 只要涉及到放射性的废水、废气、固体废物治理, 在申请审查的同时必须先向环境保护行政主管部门申请进行环境影响并向审查部门提交评价结果。

4.“三同时”制度

与核能开发利用有关的项目在建设过程中必须有相应的防治放射性污染的配套设施, 且主体工程与配套设施应当符合“三同时”制度的要求, 这是保障核设施在各个阶段经审查批准的环境影响报告书中的内容得到具体落实的有效方式, 是和平开发利用核能、防治放射性污染的基础。

5. 双轨监测制度

双轨监测制度要求对核污染单位进行内部和外部的双重监督。一方面, 要求污染单位进行内部的自我监督。污染单位要定期对自己周围受到或者可能受到其污染的环境状况主动进行常规检查, 并将影响结果定期向省级环保部门报告;另一方面, 要求省级环保部门对污染单位进行外部的监督检查。

(二) 我国现行的和平利用核能法律体制的缺陷

从我国开始利用核能到现在已有六十年, 但是我国和平利用核能法律制度仍存在一定程度上的缺陷, 有待完善。

1.《原子能法》缺失

从法律的层面上看, 目前我国有且仅有《放射性污染防治法》。其中主要都是一些原则性的条文, 缺少具体的规定, 可操作性不强。《原子能法》是和平利用核能领域的基本法也是最高法, 它的缺失, 使得我国在这一领域的法律体制难以构建, 更无法为发挥核能的固有优势, 控制核能的潜在风险从法律的层面上提供必要的支持。

2. 管理体制混乱

在我国, 包括环保、卫生、公安以及专门的核安全监管机构都根据《放射性污染防治法》, 有权对核能的和平利用进行监督和管理。这从另一个角度看其实就是管理体制的混乱, 这种混乱导致了多头管理现象的出现, 政出多门必然会导致责任的分散。

3. 核损害民事责任制度的缺位

我国没有专门的核损害侵权民事赔偿方面的立法, 在现行的《放射性污染防治法》中, 仅规定:因放射性污染造成他人损害的, 应当依法承担民事责任。这一规定过于简单, 缺乏具体内容, 没有可操作性。只是将相关问题适用的法律指向《侵权责任法》。然而《侵权责任法》的适用对象是普通侵权, 核损害侵权作为特殊侵权, 需要建立和完善专门的核损害民事赔偿责任制度。

三、完善我国和平利用核能法律体制的途径

(一) 尽快制定并出台《原子能法》

我国现阶段对于制定《原子能法》必要性和迫切性已经有了较为深入和全面的认识, 在此基础上, 各部门应协调配合, 加快《原子能法》制定进程, 尽快制定并出台《原子能法》。

(二) 强化各监管部门的职责划分

针对我国在核能监管方面各监管部门权责不清、管理混乱的问题, 提出以下几点意见:首先, 不管在何种情况下始终坚持“安全第一”这一重要的风险防范理念, 做好安全防范工作;其次, 运用立法的方式, 强化各监管部门的职责划分, 各部门要有大局意识, 分工合作, 协调一致, 尽可能减少直至消除由于各个监管部门权责不清、管理混乱所造成的安全事故和隐患。

(三) 完善核损害民事责任制度

我国没有专门的核损害侵权民事赔偿方面的立法, 针对这一问题提出以下两点建议:首先, 在以安全第一的立法思想的指导下制定专门的核损害侵权民事赔偿方面的立法, 确保在核安全利用过程中以及发生了核事故之后有法可依;其次, 完善有关核辐射事前防治与事后救济的法律制度, 尤其是事后救济的律法制度。

参考文献

[1]杨立新.侵权法论[M].北京:人民法院出版社, 2004:618-620.

[2]陈慈阳.环境法总论[M].台北:元照出版公司, 2003.

篇4：核能和平利用成就瞩目

今年是中国核事业创建50年，也是中国加入国际原子能机构20周年。国防科工委副主任、国家原子能机构主任张华祝9月1日在北京说，近日，国务院就进一步推进我国核电建设作出决策，批准了浙江三门、广东岭澳扩建项目，各建设两台百万千瓦压水堆核电机组；广东阳江项目和浙江秦山二期扩建项目正在报审过程中。

逐步提高核能在能源供应总量中的比例

张华祝说，中国把核电作为国家能源战略的重要组成部分，逐步提高核能在能源供应总量中的比例。在经济发达、电力负荷集中的沿海地区，核电将成为电力结构的重要支柱。中国核电建设在以我为主，中外合作，引进技术，推进自主化的方针指导下，统一技术路线，采用先进技术，不断提高核电机组的安全水平和经济性，实现大型核电机组建设的自主化和本地化，提高核电产业的整体能力。

2003年，中国大陆核电的累计发电量438亿千瓦时，上网电量415亿千瓦时。在浙江、广东两省，核电上网电量均超过本省总发电量的 13 ％，核电成为当地电力结构的重要支柱，为促进当地社会经济的发展作出了重要贡献。运行的核电机组安全情况良好，核电厂周围环境的辐射水平一直保持在环境本底水平。

他说，中国核能事业创建于1955年，在较短的时间里，以较少的投入，走出了一条适合中国国情的发展道路，取得了举世瞩目的成就。上世纪80年代以来，中国在核电技术的研究开发、工程设计、设备制造、工程建设、营运管理等方面，具备了相当的基础和实力，能自主设计建设30万千瓦和60万千瓦压水堆核电机组，也具备了以我为主、中外合作建设百万千瓦级压水堆核电机组的能力。

据张华祝介绍，中国自主设计建设的第一座核电站——秦山核电站于1991年建成投产，结束了中国大陆无核电的历史。1994年建成投产的大亚湾核电站开创了中外合作建设核电站的成功范例。1996年开始，中国自主设计建设了秦山二期核电站；与国外合作建设了岭澳核电站、秦山三期核电站和田湾核电站。截至2004年7月，共有9台核电机组投入运行，总装机容量701万千瓦；建设中的江苏田湾核电站2005年将全部建成投运，届时核电总装机容量将达到913万千瓦。

积极开展其他形式核能利用的研究

张华祝说，在发展核电的同时，中国积极开展其他形式核能利用的研究，现已成功地完成了低温核供热的工程试验研究，由国家863计划支持的高温气冷堆于2003年年初达到满功率，中国实验快堆正在建造中。在核电建设的带动下，核燃料循环实现了较大幅度的技术进步。核电站燃料组件制造实现了国产化；乏燃料处理工厂在建设中；两个专门处理中低放射性固体废物的处置场建成并投入使用；放射性固体废物深地层处置研究也在积极开展。

他说，中国的核燃料立足国内，将同步建设与核电发展相适应的核燃料循环产业。核电燃料组件依靠国内生产，天然铀资源利用国内外“两种资源、两个市场”。中国采用闭式核燃料循环的路线，通过对核电站乏燃料的处理，提取钚制成铀钚混合燃料供核电站使用，并为以后快中子堆核电站的发展创造条件。

他还说，中国同位素与辐射技术在医疗卫生、工业、农业、环境保护和公共安全等方面得到广泛的应用。到2003年底，全国从事核技术应用的单位有300多家，总产值约400亿元人民币。预计到2010年，全国同位素和辐射技术应用的产业规模将超过1000亿元人民币。

关注核能的安全重视对外合作

张华祝说，中国特别关注核能的安全。在中国核电起步之初，就通过制定法规、建立机构、明确职责等措施，建立了与国际接轨的安全监督管理体系和与国际接轨的核安全标准，对核电站和其他民用核设施进行安全许可审查，全过程进行监督检查。中国建立了核电站核事故应急管理体系，十多年来，该体系有效运作，为保障核电站的安全作出了贡献。

篇5：核能利用存在的挑战

关键词：核能开发利用；核能安全；环境保护；风险

1.核能利用的现状

核能利用是人类能源科技文明发展的必然选择，作为一种清洁、低碳的能源，核能在优化能源结构促进核能减排、减轻资源约束等方面具有不可代替的作用。[1]

目前，全世界现有433座核电机组在运行、总装机容量为3.49亿kW、核电占全球总电力生产量的16.1 %。全世界已有17个国家的核电在国家电力生产中的比例超过25 %，其中发达国家核电所占比重，法国为77%，韩国为38%，日本为36%，英国为28%，美国为21%（美国在全球核电总装机容量中所占比重为29%），加拿大为12%。近年来全世界核电发电量维持在总发电量的1/6左右，达到了可以和煤电、油电、水电、气电平起平坐的地位，核电已经成为世界能源的重要组成部分。

我国（不包括台湾在内）有3座核电机组在运行，我国目前已投入运行的核电机组容量6700MWe，核电占全国电力生产总量不足2%。为满足我国经济持续发展对能源的需求，加强能源结构的多样性，提高能源安全，我国政府已将核能作为我国能源结构的重要组成部分，并计划到2020年使我国核电装机容量达到32~36 GWe，至少占到届时全国装机容量的4 %。要实现这一目标，就要从现在起到2020 年的15 年间增加23.3~27.3GWe 的核电容量，即新建23~27 座1 000 MWe的核电机组。这将是一个既对电力生产又对环境都将产生巨大影响的工程。

2.核能安全关现状

随着世界范围内各个国家对核能利用的不断加强，核能安全问题也受到各个国家的广泛重视。

2.1国外核能安全观 2.1.1东盟国家

1995年12月在曼谷举行的第5届东盟峰会上，东南亚10国签署了《东南亚无核区条约》，1997年该条约正式生效，成为世界上继拉美无核区、南太平洋无核区、非洲无核区之后的第四个无核区条约。根据《东南亚无核区条约》，东盟通过有关机制以及成员国的自律，对本地区的核问题进行区域治理。[2]

印度尼西亚是东南亚最大的经济体，也是最早和目前最热衷于发展核电的东盟国家。目前印尼在东盟国家中拥有较为成熟的核技术，自20世纪50年代后期它就开始发展核技术。但是印尼的核能发展由于安全问题受到了阻碍。首先，环保组织和民众的抗议活动对于印尼的核电计划产生了一定的牵制作用。其次，印尼政府和国会内部也不乏反对核电的声音，他们认为印尼地处地震和火山多发的断裂带上，再加上技术水平限制和恐怖事件频发，核电厂的安全运行恐怕难以保证，因此要求政府更多地考虑环境和社会责任。澳大利亚、新加坡、马来西亚等邻国政府和公众也担心印尼未来的核电厂如果发生事故，有可能溢出国界，殃及周边。2007年7月，大地震导致的日本柏崎刈羽核电站发生泄漏事故，这在印尼及其邻国引起不小的震动，也进一步加剧了周边国家对印尼发展核电安全性的担心。但7月19日，印尼能源与矿物资源部长布诺莫对国内外媒体表示，印尼建造核电厂的决心不变，对选址的安全性也有信心。

1992年缅甸加入《核不扩散条约》，2001年11月，国际原子能机构派出核查小组赴缅评估，认为缅甸尚未达到该机构关于保有核反应堆的最低安全标准。美国明确反对俄罗斯帮助缅甸建核反应堆，英国也对此表示担忧。西方国家托辞技术原因，实际上担心的却是缅甸发展核能的政治风险。从国际关系的角度看，缅甸核问题更多体现于传统安全范畴，核能计划也在很大程度上依赖于同俄罗斯的政治关系。

20世纪70年代泰国就探讨过发展核电的可行性，但由于担心环境污染而在1992年放弃。经过可行性研究，2007年5月，泰国政府决定将发展核电厂列入长期能源计划。目前泰国正在制定发展核电的整体规划，一些泰国政府官员仍担心核废料会造成环境污染，以及核电厂可能成为恐怖分子袭击的目标，这些都是泰国发展核能需要考虑的安全问题。[3]

菲律宾从20世纪80年代中期就有意兴建核电厂，1984年，马科斯政府曾投资20多亿美元在巴丹省建成一座620兆瓦的核电厂，之后因邻近皮纳图博火山等安全因素而废弃，该火山后来于2001年喷发。作为东南亚国家中建成最早的核电厂带来的深刻教训，是由于缺乏有力的安全标准、充分的经济可行性评估和贪污对公共决策的影响，最终让菲律宾人背上数十亿美元的巨额债务。近年来，菲律宾不但接受国际原子能机构对本国核能规划的指导，而且对于加强东盟在核问题上的区域治理也比较积极，因为除了上述事件外，近年来它也感受到核污染带来的现实冲击。宏观地看，菲律宾政局不稳定，反政府组织的武装活动比较活跃，再加上历届政府的治理能力备受怀疑，核能发展的道路将不会平坦。

从冷战时期直至今天的东南亚核问题，折射出安全观念从以国家为中心到以人的安全为中心的发展，并越来越呈现安全的多维性。从安全机制的操作层面看，东盟传统上奉行的对成员国事务的不干涉原则可能会受到来自官方或民间的要求各国政府在核安全问题上增加透明度的挑战，直接原因之一就是此类问题(比如核泄漏对海洋的污染)很容易造成区域性后果。未来东南亚共同体的建设，在一定意义上也将在东盟对本地区核问题的治理议程中得到反映，并且有关的国际制度在东南亚核问题上所承担的安全功能也越来越得到重视。2.1.2西方国家

上世纪美国核能工业的发展经历了一个跌宕起伏的过程。五六十年代时期，美国核能处于起步和迅速扩张阶段；[4]但是，随后经济利益与公众支持发生了明显的转向，核能技术的反对声音越来越多；七十年代后期，美国公用事业公司便没有再订购新的核电站。在美国核能命运起伏的过程中，美国核工业管制体系发挥了超出预料的重要作用。美国核工业管制体系的演变主要分为四个阶段：第一阶段是 1946 年至 1956 年，美国核工业管制体系的初步建立；第二阶段是 1956年至 1962 年，Price-Anderson法案的通过与管制体系的调整；第三阶段是 1962年至 1979 年，AEC的后期与 NRC时代的到来；第四阶段是 1979 年至今，美国三里岛核事故的发生与美国核能工业的衰落。在整个期间美国共出台过4部法律，1946和1954年的两部《原子能法》、1974 年的《能源重组法》以及1980 年的《核安全、发展和演示法》来进行核能发展的安全管理和监管。上述可见，美国核工业管制体系的整个演变过程主要体现为机构的设置及其职能的调整，以及管制程序的变化。

澳大利亚地理位置较为特殊，靠近于南极上空臭氧层，对于人类活动造成温室气体的排放所带来损害的体会特别深刻。从安全角度限制了澳大利亚过早开发核能。但是有关实践反映了核能的使用对于降低温室气体的排放量具有非常重要的作用，并且可以缓解对于传统能源的依赖，澳大利亚总理于 2004 年表示，在能源的白皮书中政府也将充分考虑核能因素。澳大利亚属联邦制国家。从联邦法律层面来讲，澳大利亚主要通过以下法律规范核能开发和利用活动，进而确保核能的安全：作为《南太平洋无核区公约》的缔约国，澳大利亚联邦在 1986 年颁布了《南太平洋无核区公约法》，严禁在澳大利亚制造、试验与拥有核武器，也严禁研究与发展核武器。1987 年《核不扩散保障法》创立了一个保障体系，为澳大利亚履行公约以及与 IAEA 签订的双边协议义务提供了法律基础。该法规定，在澳大利亚禁止制造、试验与拥有核武器或者研发与核武器有关的产品。

法国向来非常重视核能的开发、利用以及安全问题，因此其法律制度也相应地发展得比较完备。法国政府对于高放射性废物的安全管理问题高度重视。法国议会针对放射性废物的安全管理问题，在1991年制定了一项法律，要求利用15年时间对放射性废物的安全管理问题进行深入研究，并且提出了三个重点研究方向：分离嬗变、深层地质处置、地表长期贮存。法国完备的行政法规体系保证了核安全和辐射防护的高水平。

整体上看，西方国家健全的监督管理体制、法律法规体制以及注重保护公民利的出发点，极大促进了西方国家核能的安全发展。但是在强制性、责任明确、国协作方面也存在一定问题，所以才会有部分安全事故的发生 2.2国内核安全观

根据国务院批准的《核电中长期发展规划》，2005年至 2020 年中国计划新投产核电装机容量约2300万千瓦，核电总装机容量将达到4000万千瓦。在如此大规模开发利核能的背景下，如何保障安全显得至关重要。[5]“科技加法律”是世界各国保障核能安全的通行做法。现阶段中国核安全主要存在如下问题：中国核安全监管基本法长期缺位；核安全文化的缺位；核安全政府管理职能混乱。因此我国提出了一些关于保持核能可持续发展的核安全与环境安全对策：不断地加强和完善有关核能发展、利用的核安全与辐射环境安全立法;吸取发达国家经验，保持与国际接轨，结合国情加强和完善立法工作；不断地加强和完善国家的核安全与环境安全独立监督管理体制和监管能力;严格地依法对核设施进行有效的核安全与环境安全监督管理，确保工作人员、公众和环境的安全。

3.核能利用与环境保护

3.1核能对环境保护影响现状

与燃煤火电厂相比，核电站对环境的影响主要是放射性污染。在早期，核电站每年排出的废水放射性强度较高，一般为几居里到几十居里。但20 世纪70 年代后期以来，年排放的放射性强度大大降低，一般小于5 居里。[6]

在正常情况下由于核电站采用多重屏障保护，其对环境的放射性污染很轻微。即使生活在核电站周围的居民，从核电站排放的放射性核素中接受的辐射剂量，一般也不超过本底辐射剂量的1 %。只有在核电站反应堆发生堆芯熔化等罕见事故时，才可能对环境造成严重的污染。目前我国使用的核反应堆为压水堆，它有4 道安全屏障，在设计上层层把关，纵深设防，万无一失。因此，尽管反应堆有较大的潜在危险，但由于采取了一系列特殊的安全措施，相对而言它比火电更安全。自民用核电站诞生以来，全世界也只发生过2起较大的事故：1979年美国的三里岛和1986 年前苏联的切尔诺贝利核电站事故，而且这2 起事故均系人为操作失误引起的。

核电可能产生的放射性污染物主要是放射性废水、放射性废气和放射性固体废物。[6]1 座100 万kW核电站，1 年卸出的乏燃料约为25t，其中主要成分是铀和钚等重金属。经过后处理提取其中的铀和钚以后，就减少到10t。相对于燃煤火电，核电所排废物量是很低的。由于核废料中的放射性元素会衰变成非放射性元素，因而它们的毒性将随时间的推移而减小。在实际运作中，由于核燃料在反应堆内外的整个循环过程中都采取了严密的隔离措施，因而它的毒性对环境的影响从一开始就比燃煤电厂要小得多。低放射性强度的放射性废物，通常经净化处理后可直排入环境中，而中、高强度的放射性废物则必须进行固化处置后埋入地下，让其放射性核素在较长的时间里自然衰变，逐渐降低其放射性至环境能接受的水平。中、高放射性废物的处置费用较大，但其数量甚少。高水平放射性废物和长寿命超铀废物产生量更少，主要来自核燃料后处理中产生的高放废液。

我国秦山和大亚湾两处核电站从浇灌第一罐混凝土开始至首次并网发电, 运行至今核燃烧组件包壳完好，蒸汽发生器管束无泄漏，无超标排放事件。综合十余年环境监测和剂量评价结果表明：核电厂的正常运行和检修未对周围环境产生任何可察觉的影响。对周围公众造成的最大个人年有效剂量当量仅占国家限值的0.2%，由温排水排放所引起的海水温升未超过国家标准，对海洋生态没有带来可以察觉的影响，核电站的运行没有引起周围辐射水平的任何变化。这说明，我国已具备建造和安全运行大型核电站的能力，在核电站建设、核设施安全方面，我国有一整套核电安全保障制度。核电站建造、运行和检修也都有一套严格的核设施安全许可证制度，我国的核能利用对环境的影响在可控水平之内。[7] 由以上论述，现在的核能应用，在安全性上得到了长足的进步，因为核事故对环境产生影响的几率大大降低。而且核能可以明显减少二氧化碳的排放。核能利用所产生的放射性废水和放射性废气较少，主要为乏燃料及放射性固体废弃物，但经过适当的处理处置，相应的环境保护措施的完善，其对环境的影响也是很小的。核能可以说是一种清洁、高效、经济的能源。3.1核能的环保对策

我国主要通过行政、法律、经济、技术和教育五个方面的措施来强化核能利用中的环境保护。[8]

在行政措施方面，严格实施对于核设施的环境影响评价制度及评审程序，严格实施 “三同时”制度及建设过程中的检查和建设后的验收。对于核电厂的选址、建设、首次装料、试运行、运行、应急计划等的全过程，进行监督管理检查，规定了严格的审批程序，许可证制度。为了做好环境影响报告书的审批工作，国家环保局聘请了一批有权威的单位和水平高的专家组成了“专家技术评审组” 和“专家评审委员会”，他们发挥积极良好的作用。

在法律措施方面，国家正在不断地完善相关的法律体系，2003 年10 月实施了《放射性污染防治法》，目前正在草拟和组织修订相关的法律法规。[9]国家环保局还会同有关部门制定了一系列有关核废物管理的环境政策。不久的将来一个完整的管理法规体系将建立。

在经济措施方面，我国借鉴国外的经验，对核废物管理也将采取“谁污染谁付费”的原则，将把废物的贮存、处理、处置费用纳入到电费之中。

在技术措施方面，我国采用与国际上一致的基本要求，即“从摇篮到坟墓”的防护，也就是辐射防护贯穿整个核能利用中核燃料循环的生命周期。这个生命周期一般包括：放射矿开采加工、核燃料加工处理、核电厂反应堆、乏燃料处置。在整个生命周期内，辐射防护需贯彻“实践的正当性、辐射防护最优化、个人剂量限值”三个原则。具体措施总是采用“减少受辐射时间、增加与污染源距离、采取实物屏蔽”三种方法。而从污染因子方面考虑，就是采取这三种方法减少α、β、γ射线对职业人员及公众的内照射（食入、吸入和皮肤摄入）和外照射。[10]

在教育方面，主要在于两方面：一是培养相关的专业技术人才，对在岗的核从业人员进行系统的培训，确保核能的高效、安全生产，也保护工作人员自身。建立良好的核安全文化；二是提高公众对核能的正确认识；要使他们真正了解核能利用的必要性、废物产生的必然性和管理技术的安全性；打消他们因为缺乏相应知识而产生的对核能的不必要的恐慌心理，促进核能的健康发展。

在国际上，为了减小核能利用对环境的影响相应地出台一些环保公约，其中最重要的是“乏燃料管理安全和放射性管理安全联合公约”，它是当事国之间有关放射性废物安全管理，以及保护个人与环境免受放射性潜在影响的主要国际法约定，它揭开了国际核安全活动的新的一页。公约将可持续发展的要求融入到目标体系中，将具体目的归纳为3个方面：通过加强国家措施和国际合作，包括在适当情况开展有关安全的技术合作，实现与维持全世界乏燃料管理与放射性废物管理的高水平安全；[11]在满足当代人的需要和愿望而又无损于子孙后代、满足其需要与愿望的能力的前提下，确保在乏燃料和放射性废物管理的一切阶段都有防止潜在危害的有效防御措施，以便在目前和将来保护个人、社会与环境免受电离辐射的有害影响；防止乏燃料或放射性废物管理的任何阶段发生有放射后果的事故和一旦发生事故时减轻事故的后果。

4.核能利用的隐患与风险

核能相比其他能源具有比较明显的优势，被许多人视作解决全球气候变暖和能源安全的替代方案。但在核能利用给人类带来巨大收益的同也伴随着各种潜在的隐患与风险。

核能开发利用的潜在隐患与风险是客观存在的。自从上世纪50年代人们和平利用核能以来，核能利用大国已经发生了多次严重的事故。比较著名的有：1979年，美国三里岛核电站2号反应堆放射性物质外泄事故；1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸事故；2011年3月，受地震影响发生的福岛第一核电站7级核泄漏事故。一方面，核能技术是现代社会进步发展的需要和必然产物；另一方面，核能事故的发生和危害进一步强化了现代社会的风险属性，导致了现代社会新的风险积累和全球扩散。4.1核能的风险认知

现代风险研究主要有三种方式：风险分析、风险认知和风险政治化。早期的风险研究表明，风险产生后果的恐怖程度是决定公众对各种风险事物认知和接受程度的主要因素。同时，由于收到诸多因素的影响，不同的个人、集体、国家对风险的认知也是不同的。[12]

从国家层面来说，从上世纪90年代后期开始，由于收到温室效应影响，核能利用在世界各地开始蓬勃发展。包括美国、中国在内的20多个国家都出现了对发展核能加大支持力度的情况。但在日本3.11灾难发生之后，各国都开始重新审视发展核能相关的风险。按照调整幅度大致分为三类，第一类是继续扩大核电建设规模的国家，以法国和英国为代表；第二类是按照既定计划审慎发展的国家，以美国和韩国为代表；第三类是宣布弃核的国家，以德国为代表。

从个人和集体层面来说，对核能风险的认知与接受程度收到多方面的因素的影响，如性别因素，距离因素，社会阶层因素。性别可能是影响公众对核能态度最显著的人口统计学因素，男性和女性对风险，比如核能的建构和理解多有区别：男性多把该问题理解成一个科学和技术事情，因此女性在考虑核能风险和效益的比较上明显的偏向于风险，而男性更多关注核能的正面效益，更多的支持发展核能。通过在英国核电站附近的社区研究表明，核电站周围的人们对核电站持有一种复杂的态度，“安全、受益、威胁与不信任并存，对核电站的存在是一种不情愿的接受，另外没有过度担心”。但有一些研究表明，靠近核电站的社区要比全国范围内的数据更支持发展核能，因为靠近核电站的社区会由于经济效益的原因更加容易接受核电站。社会阶层的不同也会影响对核能风险的认知。具有较高教育水平的人比较低教育水平的人对发展核能态度更加积极，他们普遍对核能感受到更多的收益，更低的风险。1995年在韩国开展的一项全国性的调查显示，随着被访者教育水平的提高，感知到的核能风险越低，但是感知到的核能收益却越高。

4.3核能的风险治理

风险社会的来临从根本上改变了人类的生存境况，也势必改变人们赖以生存的社会制度。以民族国家为单位的法律治理，日益不能适应全球化时代“风险的全球化”。“全球治理”和“全球法治”观念日益兴盛。

在核能风险全球治理领域，各国在进行国内治理的基础上，在国际层面已经形成一定的合作协调。这主要表现在以下几个方面: 一是在国际社会形成有关核能安全以及核能风险治理方面的多边国际公约，为各国在核能风险全球治理中的协调合作提供了基本的国际法基础。目前已形成的最重要的国际条约有《核安全公约》、《乏燃料管理安全和放射性废物管理安全联合公约》、《核事故或辐射紧急情况援助公约》和《及早通报核事故公约》。二是通过相关政府间国际组织的各种职能活动来实施和推进核能风险的全球治理。这方面最重要的国际组织就是国际原子能机构。该国际组织长期致力于核能风险治理的基础建设和指导服务，帮助或督促各国加强核能风险治理和相互之间的国际合作。根据实践发展，国际原子能机构不断地调整、开发新的工具，推进核能开发利用上的支持、指导服务。三是核能利用的有关国家开展各种双边和多边活动，以解决核能风险治理中的各种具体协调合作问题，如两国之间就具体的核能活动通过双边谈判和协定开展核能安全信息的交换等。

尽管国际社会已经形成了核能风险全球治理的一定体制基础和实践，但是，随着核能开发利用的迅速发展，以及国内和国际环境中各种因素的变迁，核能风险治理方面的国际框架结构未能充分地适应与涵盖现实发展的需要，核能风险全球治理的现有体制尚存在着以下缺陷与不足:第一，核能安全方面的国际公约只是为缔约国确立了基本的框架义务，没有确立明确具体而且有约束力的核能安全标准等方面的义务。第二，对主权国家境内的核能设施的建设和运行方面的风险治理，无论是国际公约还是国际原子能机构均没有确立强制检查监督的机制。第三，在核能风险的全球治理方面，国际社会尚未形成合作预防和利益协调机制。第四，核能风险的全球治理需要多元主体的积极参与和推进。第五，核能风险的全球治理有赖于各国相关治理能力的培养和提升，而这种治理能力在很大程度上取决于资金、技术、经验等方面的相互帮助与共享。

为了应对解决核能风险全球治理不足的问题，目前首先需要解决的是，从已有的国际法规范和实践的分析入手，为核能风险全球治理机制的生成和发展确立现实可靠的基础、恰当的路径和必要的动力。

5.结论

发展核能是确保能源供应安全、优化能源结构、保护环境和应对气候变化的必然选择，保障核能利用安全是实现核能与核技术利用事业可持续发展的前提和基础，但同时核能风险已经逐渐成为国际社会中的新的不安全和不稳定因素，对人类、环境安全以及各国的社会经济发展构成了新的威胁与挑战。面对隐患与风险，对核能安全环境的监管，风险的治理还存在着较大的不足，因此要创新监管理念、方法和举措，加强核安全国际规范、标准等的约束力和普遍适用性，扩大非政府国际组织、公众等多元主体的参与，才能有效地应对核能开发和利用所带来的风险。

参考文献

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