核能、核技术利用与环境保护

核能、核技术利用与环境保护甘肃省核与辐射安全局李宏2011.9.15一、核能与核技术利用现状二、核能、核技术利用与环境保护主要内容1、发展简史1895年德国物理学家伦琴发现了X射线。1896年法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。1898年居里夫人与居里先生发现新的放射性元素钋。1902年居里夫人经过4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭。1905年爱因斯坦提出质能转换公式。1914年英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。1935年英国物理学家查得威克发现了中子。1938年德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。1942年12月2日美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。一、核能与核技术利用现状1945年8月6日和9日美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。1954年苏联建成了世界上第一座核电站------奥布灵斯克核电站。在1945年之前，人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化。二战时，原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。一、核能与核技术利用现状2、核能利用发电是核能的主要利用方式，核能发电40年来发展很快，至1995年底全世界已有30个国家431个机组在运行，总净电功率达34255.4万千瓦，发电量占世界总发电量的17％。核电容量超过700万千瓦的有11个国家。1995年，法国的核电在总发电量中的比例为76％，乌克兰为36.7％，韩国为36.2％，美国为22.5％。比例最高的国家是立陶宛，达87.5％，全年核电产量为118.24亿度，其中约20％售给了俄罗斯和白俄罗斯。目前，全世界还有64个核电机组正在建设中，总净电功率为5596.8万千瓦，平均单机容量高于现有水平。一、核能与核技术利用现状我国1995年共有9个核电机组运行，总净功率698.4万千瓦，在世界上列第12位；其中3个机组在内地（另6个在台湾岛）。秦山核电站一期的一个机组的电功率为30万千瓦，大亚湾核电站为2套90万千瓦机组，均采用国际上技术最为成熟的压水式反应堆。秦山核电站由我国自行设计和制造，是我国建造核动力潜艇后在核动力利用方面又一重大突破，其1995年的发电量占浙江省的6％。现在这种型号的电站已出口巴基斯坦，预计1999年建成发电。大亚湾核电站是引进法国技术与香港合资建设的，我国人员参加了建设，参与了管理。该电站1995年的发电量约占广东省的20％左右，其中70％售给香港。这两个电站的建成发电，为我国核电事业的发展打下了良好基础。一、核能与核技术利用现状中国核能发展的趋势2008年1-11月，中国核力发电行业实现累计工业总产值228亿元，比上年同期增长了5.13%；实现累计产品销售收入223亿元，比上年同期增长了12.15%；实现累计利润总额105亿元，比上年同期增长了78.86%。中国正在加大能源结构调整力度。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体，清洁优质能源的比重偏低。中国目前建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦，预计到2010年中国核电装机容量约为2000万千瓦，2020年约为4000万千瓦。到2050年，根据不同部门的估算，中国核电装机容量可以分为高中低三种方案：高方案为3.6亿千瓦（约占中国电力总装机容量的30%），中方案为2.4亿千瓦（约占中国电力总装机容量的20%），低方案为1.2亿千瓦（约占中国电力总装机容量的10%）。一、核能与核技术利用现状中国核电发展民用工业规划，准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千瓦时，核电的比重将占电力总容量的4%，即是中国核电在2020年时将为3600-4000万千瓦。也就是说，到2020年中国将建成40座相当于大亚湾那样的百万千瓦级的核电站。从核电发展总趋势来看，中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行，当前发展压水堆，中期发展快中子堆，远期发展聚变堆。具体地说就是，近期发展热中子反应堆核电站；为了充分利用铀资源，采用铀钚循环的技术路线，中期发展快中子增殖反应堆核电站；远期发展聚变堆核电站，从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。一、核能与核技术利用现状优点1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，暂时没有其他的用途。4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。一、核能与核技术利用现状缺点1.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。一、核能与核技术利用现状3、核辐射和放射性同位素利用放射源，是特指除研究堆和动力堆核燃料循环范畴的材料以外，永久密封在容器中或者有严密包层并呈固态的放射性物质。各种放射性同位素以不同的半衰期（每衰变一半所需的时间）自发地衰变时，衰变能除了由α或β、或β+射线携带外，大部分情况下还能发射γ或X射线。利用放射性同位素发射各种射线这一特点，已经开发出许多令人拍手称奇的用途，并且渗透到工业、农业、医学、环境、科研等各个领域。一、核能与核技术利用现状放射源的应用始于1901年，不过，直到1940年的近40年的时间内，主要局限于镭源的医疗应用。40年代后，密封源的种类以及数量不断增长，应用领域也迅速拓宽。时至今日，放射源已广泛地应用于医疗、研究、工农业以及一些消费品中。除了在工业射线照相和一些辐照器中使用的组合源的体积较大外（还有一些特殊的应用，如避雷针），大多数放射源的尺寸都很小。通常用作辐照器的密封源含有60Co和137Cs、中子源含有241Am等。密封源的应用行业和企业包括：核设施、辐照中心、科研院校、医疗机构、地质和煤田勘探与开采、石油开采与炼油、公路与桥梁建设、机械制造与安装、建材（尤其是水泥厂）、纺织、卷烟、造船、电力、制药、育种、造纸、冶金、仪表和钟表制造、电影制片、木材、塑料、面粉、饲料加工、电缆、荧光灯生产等。一、核能与核技术利用现状放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用放射性同位素在医学上的应用放射性药物影像诊断，γ照相机发射型计算机断层扫描仪（ECT）正电子发射计算机断层扫描仪（PET）骨密度仪放射源治疗近距离治疗远距治疗体外放射免疫分析一、核能与核技术利用现状放射性同位素在工业上的应用•核仪表核子秤料位计测厚仪核子湿度密度仪•放射性测井•γ射线照相（探伤）机•其它应用通过辐射接枝交联技术进行改性，得到新的高分子化合物；利用放射性同位素210Po、238Pu等制作的放射性静电消除器，具有结构简单、安装容易、使用方便和不用电等优点；利用放射性同位素发出的α射线使空气电离，中和静电而达到消除静电的目的，可清除唱片、幻灯片、照相底片、摄影镜头等上的灰尘。一、核能与核技术利用现状放射性同位素在农业上的应用•辐射育种进行辐射育种的辐射可以是χ射线、γ射线和中子，用得最多的是60Coγ源。χ射线和γ射线辐照时，一般使用的剂量范围为1.3×102―3.5×102Gy；对于中子辐照，一般使用的剂量范围为1010―1013n/cm2。•农药、化肥示踪•农副产品的辐照保鲜辐照保鲜用源主要为60Co，活度3.7×1014Bq（1万Ci）以上。•刺激生物体生长–放射性同位素在食品加工中的应用•放射性同位素在食品加工中主要用于灭菌保鲜。•辐照过的酒可提高醇香度，相当于放置几年或几十年。•用放射性同位素辐照过的猪肉，保鲜期延长而味道不变。一、核能与核技术利用现状2020/7/31辐射安全与防护培训法律法规部分16•源从容器中发射出来•采用遥控设备•源在曝光期间无屏蔽•可手动或自动操作伽马探伤装置（发射型伽马探伤）2020/7/31辐射安全与防护培训法律法规部分17三个主要部件：•X线管•控制板•高压电缆X射线探伤设备通过探测器测量穿过被检查物质的射线量。典型采用GBq的137Cs密度测量仪探测器Detector物质流向MaterialFlow开关控制ShutterControl屏蔽Shielding源Source关（开）Shutter(open)密度测量仪（核子秤）传送带称重仪器探测器传送带上的物品源2020/7/31辐射安全与防护培训法律法规部分20CT诊断装置2020/7/31辐射安全与防护培训法律法规部分21•PETScanners辐射源在核医学中的应用我省辖区内有铀矿冶、铀转化、铀浓缩、核废料处理、重离子加速器等核设施11家；有辐照装置、医用一类放射源等各种核技术利用单位1406个，其中涉源单位261家，在用放射源2896枚；有甘肃稀土公司等伴生放射性矿开发利用企业24家；有750kv、550kv高压输变线路等电磁辐射设备（设施）22000多台（套）；是名副其实的“核大省”。一、核能与核技术利用现状核能与核技术利用的广泛应用，给人类带来巨大利益的同时，也存在巨大的安全隐患和环境问题。1979年美国三哩岛核电站泄露事故、1986年苏联切尔诺贝利核电爆炸事故、2011年日本福岛核电泄露事故造成了人员伤亡和严重的环境污染，核与辐射安全和环境保护问题引起全球的关注与重视。二、核能、核技术利用与环境保护1、核与辐射安全监管现状作为环境保护三大领域之一，国务院和各级政府十分重视核能与核技术利用的辐射安全与环境保护工作。国家环境保护部同时加挂“国家核安全局”牌子。甘肃省环境保护厅同时加挂“甘肃省核安全局”牌子，机关内部增设了核与辐射安全管理处，省厅下属省核与辐射安全局。截至2011年7月，我省14个市州均成立了核与辐射安全监管机构，机构能力建设正在逐步加强。二、核能、核技术利用与环境保护核与辐射安全管理处工作职能负责核安全和辐射安全的监督管理。贯彻执行国家和拟订全省核安全、辐射安全、电磁辐射、辐射环境保护、核与辐射事故应急有关的政策、规划、行政法规、部门规章、制度、标准和规范，并组织实施。负责核设施核安全、辐射安全及辐射环境保护工作的统一监督管理。负责核技术利用项目、伴生放射性矿的辐射安全和辐射环境保护工作的监督管理。负责辐射安全许可证的核发。负责放射性污染防治的监督检查。负责输变电设施及线路、信号台站等电磁辐射装置和电磁辐射环境的监督管理。负责全省核与辐射应急响应和调查处理。指导全省核与辐射安全监督相关业务工作等。二、核能、核技术利用与环境保护甘肃省核与辐射安全局工作职能负责辖区内各类伴有辐射的建设项目、设施的环境日常监督与管理以及物件的申请登记与建档；负责对一切伴有辐射的项目和活动导致的环境影响的日常监测；负责辐射环境水平的常规监测和污染源的监督监测；编制年度辐射环境质量报告书；负责辐射污染事故污染状况监测，辐射环境事故应急响应中的应急监测，参与事故的调查处理，及事故后的环境恢复监督监测，参与解决因辐射污染引起的民事纠纷；负责城市放射性废物库的管理和运行；负责核技术应用设施及辐射项目退役和退役后的监督管理与监测；开展辐射项目环境影响评价；开展辐射环境领域的科研及辐射环境保护的宣传与教育工作等。二、核能、核技术利用与环境保护二