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1、核能利用与海 洋的 放射 性污染李永棋?山东海洋学院?人类 已进 入了原子能?核能?时 代。核能在工 业、农 业、交通、军事、宇宙空间、科学研究等方面的广泛应用,对工 农业生产和科学技术的发展起了巨大的推动作用。但是,伴随着核能的大规模应用,也 出现 了对环境的放射性污染问题。就海洋环境来说,受人工放射性污染已三十七年了。前二十年,由于苏、美两国在大气层和太平洋进行大规模核武器试验,因而 造成了整个海洋的放射性污染。而近十余年来,由于核工业 向海洋排废,致使局部海域继续受到放射性污染。今后随着核能 利用事业的进一步发展,海 洋 受放射性的污染情况 如何?它对人类的健康影响又怎样?给这些问题以科
2、学的解答,无疑地 对于保护海洋环境,保护人类身体健康,加速原子能事业的发展都将是有益的,本文谈一些初浅的看法。一、核能利用事业的迅速发展?核能利用的优越性核能的利用是很广泛的。它被用来制造核武器?原子弹、氢弹等?,被用作太空航行器的动力或辅助能源,还可用作海上灯塔、医用心脏起搏器的能源。中子源成为开展许多学科基础研 究 的重要工具,夕射线在医学上用 以治疗肿瘤、在工业上用于灭菌和探伤,放射性 同位素示踪法作为一种理想的研究方法 已广泛地应 用于生物学、医学、农 业、化学等研究领域。人们还计划用核爆炸来开凿运河、海 港和矿山。而近十多年来,利用核能作为海上船只的推动力和发 电最受重视,发展也最迅
3、速。与用油、煤为动力 的船只相比较,用核能作为船只推动 力的最大优点是续航 力大。巨轮环绕全球,只需携带几公斤 的核燃料就足够使用,而一艘较大的船要横渡太平洋则需数千吨的煤或千吨的油。由于核燃料不需空气助燃,因此 用它作动力,潜艇更具有长期潜水航行的优点。于是带导弹发射架的核潜艇,成了隐蔽于水 下的可移动的导弹发射基地。核潜艇的这些特点在军事上有很大的价值,引起各国的极大重视。虽然第一艘核潜艇是美国制造的,但近十多年来,为争夺海洋霸权,苏 联核潜艇的发展速度甚快。据透露,目前苏联 拥有的核潜艇数量已超过了美国。迄今,苏、美、英、法等国拥有的核潜艇已超过? ?艘。另外,以核为动力如航空母舰、运输
4、船、破冰船 也 相继问世。用核能发 电有许多优点。首先是核燃料来源丰富。有人曾作过计算,地球上已勘探到的铀矿和社矿,按蕴藏的能量计算约相当于地壳中有机燃料的? ?倍。如果能成功地从海水中提取铀,则可供人类 使用几 百万年。将来如 能用海水氖、氖为燃料实现聚变能发 电,则海洋所提供的燃料足 以支持人类使用一百亿年?其次,由于核燃 料能量高度 集 中燃用量少,因而大大节省燃料的运输费用,所以核能发 电比火力发 电便宜。据 计算,一磅?提供的能量大 约等于?,? ?桶油的能量。又据日本报道,每发?千瓦?小时 电的燃料 费用,用重油为?日元,核 能为?日元。另外,利用核能发 电所替换出来的煤、石油等有
5、机燃料,可以作为化工原料而得到更合理的利用。?核能发电的发展前景正 因为用核能发电具有这么多的优点,因此许多资本主义国家以至第三世界国家,把核能发 电视为摆脱石油束缚或能源 多样化的一个最可靠的办法,加以大力发展。例如? ?年?月,日本首相大平正芳表示?“日本响应西方首脑会议减少石油消费的决定,正鼓励发展其他代替性能 源资一?一源,特别是核子发电”。罗马尼亚计划在今后二十年内,建造? ? 座核电站以取代烧煤和烧油的发电厂。迄今,全世界已有美国、苏联、英国、法国、日本、加拿大、意大利、西德、比利时、荷兰、瑞典、瑞士、印度、巴基斯坦等? ?多个国家和地区建成了二百多座核电站,总装机容量超过一亿千瓦
6、。还有不 少核电站正在建设中。据报道,日本截止? !年? 月,新增加 的火力发 电量为? ?百万瓦,而核能发电量为?,? ?百万瓦,约为前者的?倍。预 计全世界到?年核能发 电量将达?亿千瓦? ? ? 年用核能发电的国家要超过? ? 个?到本世纪末,核电站的发电能力将 占世界总发 电能力的? ?一? ?。显然,核能的利用在整个国民经济中的重要性,在今后二、三十年里将日益突出。在我国,核能利用事业的发展无疑将会加速现代化的建设和提高我国的国际地位。但是,在核能利用中也遇到了许多困难。除了核反应堆建造中有些技术、设备有待提高和改进外,最困难又必须解决的是已耗燃料的再生和放射性废物的处理。二、向海洋
7、排放放射性废物?划分放射性废物的标准核反应堆是核潜艇和核电站的心脏。依据用途、燃料、慢化剂、冷却剂等的不同,反应堆也有许多不同的堆型。目前绝大多数核电站 是 采用轻水堆?加压水堆、沸水堆?、石墨气冷堆和重水堆。而核潜艇采用加压水堆。不管哪种堆型,在正常运转、生产过程 中都将产生大量的放射性废物。这些废物按物理状态可分为固体、气体和液体?而按其放射性强度又可分为高水平、中水平和低水平。通常放射性废物的放射 性强 度在?一,居里? 升以上属于高水平?在? ?一?一?一居里? 升之间为中水平?在?一?居里? 升以下为低水平。有的学者提出,放射性废物的划分,不仅要根据放射性强度,而且还要 参照废物的核
8、素组分。比如主要含。? ?。的废物,强度?居里? 吨即应属于高水平?而含?的废物要? ?居里?吨才算高水平废 物。核反应堆产生的放射性废物数量是相 当大的,而且随着核能利用事业的发 展势必越来越多。以美国为例,据克鲁格曼? ? ?,? ?报道,? ?年军事用反应堆产生的 。? ?废物的数量大约为? ? ?启居里,预计到? ? ?年将增至?居里? ?年核电站产生的。? ?废物大约为? ?居里,预计? ? ?年将增至? ?居里。?放射性废物人海的途径及防 污 措施迄今,核反应堆所产生的放射性废物,有一部分是通过不同的途径向海洋排放的。深海投弃?首先是高、中水平的放射性废物,为避免辐射对公众生活环境
9、的影响,目前采用的办法是经处理、封藏后,或陆地深埋,或深海投弃。陆地深埋对于那些国土狭小、工业发达的国家有不少困难。因此,日本和西欧一些国家主张用深海投弃的办法。据奥利维尔?,?报道,英国在? ?一? ? 年期间,曾向大西洋投放了? ?,? ?居里的放射性废物。从? ? !年起,英国又与比利时、法国、西德、意大利、荷兰、瑞典、瑞士等国,联合向距离欧洲大陆?,? ? 公里的大西洋? ? ?了?,? ? ?尹?,水深?,? ?米?投放了近?万居里的废物?见表?。表?西欧一些国家联合向大西洋投放放射性 废物数?废物重量?吨? ? ? ? !? ? !? ? ? ?总注?,? ?,? ?,?,?,?
10、? ?,? ? ?,? ? ?,? ?,?估计放射性强度?居里?活性,】夕活性、,?。?,?“? ?“?,? ? ?“,? ? ?“,? ? ?,? ?、? ? ?,? ?,?,?叼“召?,? ?”?,? ? ? ,? ?钢类?包括氛? ?不包括氖? ?包括大约?,? ? ?居里氖? 包括?,? ? ?居里氮。深海投弃放射性废物,投放前如何包装才安全?投放后对海洋环境的影响如何?这是众所关注的问题。对于 包装,要求耐高压、低温,防止放射性物质在大洋底部泄 漏出来。为了在运输过程中的安全,还要求有可靠的辐射屏蔽。目前采用的包装办法大致是先用沥青或混凝土将放射性废物封固于容器内。容器一般 由不锈钢
11、桶和混凝土壳组成,外壳再用混凝土加固。对于 投放的海域,事先要加以选择,事后应进行调查。比如,美 国在? ? !一? ?年期间,曾向加利福尼亚 州以南? ?海里的? ?烈?。?岛附近海域?水深? ?一?,? ? 米?投弃了放射性废物。为 了检查泄漏情况,美国环境保护局? ? ?于? ?一? ? ?年,对该海域进行? 调查。调查采用遥控潜水装置。调查项目包括考察容器施放位置 的最优条件,用水下 电视和 照相观察容器的状态,取容器附近的沉积物和生物进行放射性测定等。西欧一些 国家和日本,也对放射性废物投弃于大西洋和太平洋的海域分别进行了调查。调查的结果认为,深海投弃放射性废物对海洋 环境造成的污染
12、是很小 的。日本核安全局?提出的调查报告也认为,海洋投弃放射性废物对环境的侵 犯将是人 们所能接受的。所接 受辐射剂量与天 然本底辐射相较是可 以忽略不 计的。但 也有人提 出不 同的看法。因为在高压、海水腐蚀的情况下,有 些容器已出现了放射性渗漏现象?大洋底部水 的流动 比过去设 想的还要活跃?有些核素半衰期很长? 。? ? 为二十八年,?,?长达? ? ,? ? ?年?。为 此,不 能根据短时 间的观察就得出深海投 弃 是否安全的结论。也必须指出,陆地深埋 的办法 不能说是绝对安全 的。因为单靠目前已有的地质学知识还不足 以提 供最适宜的贮藏地点。因此,如何安全地处置核工业产生的大量高、中
13、水平的放射性废物尚待深入研究。直接 排放?核工厂 的低水平放射性废液直接向海洋排放。这是因为核电站、核燃料后处理厂、军事用核工厂,绝大多数建在海边或河边,在正常生产过程中所产生的低 水平放射性废液,经简单处理和监测后通过管道排入 近海或河流中。比如,英国现有? ?个核电站,除个 别 电站外,均 建在河口和海边。温茨凯原子能工厂建于英国坎伯兰? ? ? ?滨海处,是一个包括核燃料后处理厂在内的大 型工厂。这个厂自? ? !年起即通过一条?海里长的管道直接 向爱尔兰海排 废。废液含 有 ? 丁? ?、 ? ?、,。 ?、?一,?、“?、。?和?等 核素,每年排放的强度超过 ? ?万居里,成了直接向
14、海洋排放放射性废液 的典型。美国汉福特原子能工厂 建在哥伦比亚河畔,反应堆用河水作冷却剂,自? ? ?年末起即将放射性 废液排人河中然后注 入太平洋东岸。据测 定,废液含有? ? 多种核素,排入 太平洋的数量最高年份超过? ? 万居里。由于在陆地建立核电站审批手续繁琐,而且占地和 污染环境等原 因,因此美国决定建立近海浮 力核电站。据报道,第一个浮力 电站开始 于新泽西的小埃格港兴 建,距海岸?海里,采 用加压 水堆型,总发 电量为?,? ?兆瓦,用海底 电缆将电输送至 陆上。可以预料,这个浮力核电站建成后将有大量放射性废液直接排入海 中。等等。低水平放射性废液排人近海后,发生一系列复杂的变化
15、。这 包括稀释,扩散,被海流搬运,吸附,离子 交换,沉淀以及海洋生物对核素的吸收、积累和转 移等过程。根据不 同种类核素半衰 期的长 短,生物的吸收和浓缩,对生物和人体健康的影响程度等因素认为,目前污染海 洋的 主 要核 素是? ?、工?了?、? ?、 ?、?。、”?一,? ?、, 。 ?、?“?和,? ,? 乙。?。等。其中?被认 为是毒性最 大的一种核素,应给 予特别 的注意。由于苏、美两 国在大气层和大洋暂停核武器试验,因此自? ?年以来海洋人工放射性水平总 的来说日趋降低。比如,? ? ?年北太平洋海水。? ?和川? ?的 强度曾达?微微居里 ?升左右,但现在已降至?微微居里 ?升以下。但是在局部海域即核工厂排污处,人工放射性的水平却呈现增高的趋势。如北海,由于 受到沿岸一? ?一国家排污的影响,自? ? ?年以来放射性水平逐年有所增高。据? ? 年调查和估算,在北海从? ?。一? ?,?”?一? ?之间的? ?,? ? ?立方公里水体中,大约含有? ?,?居里的”?,平均浓度大约为?微微居里? 升?,? ?。目前大洋海水“?。?的含量大约是? ?微微居里? 升? ?
