核武器与核能: 连体双胞胎或是双零方案(四)(ZT)

作者:何岸泉  于 2012-8-5 01:54 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

作者分类:反核系列|通用分类:网络文摘

海因里希·伯尔基金会

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核武器与核能:连体双胞胎或是双零方案

奥特弗利德·纳索尔

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(四)

2民用核设施----简要回顾

国际原子能机构的数据表明,在2009年,全世界193 个国家中有32个国家在使用共438 个商业核反应堆发电。去年又有54 套设备投入建设。5 个反应堆因为需要再修复而关闭。

2007 年,核反应堆发电提供了全世界14% 的电能,但是现在只能提供不到5% 了。

绝大多数的商业核反应堆是由发达国家运营的。2008年,美国有104 个核反应堆,法国59个,日本55 个,俄罗斯31 个,英国19 个,德国17 个,加拿大18个,乌克兰15 个。韩国有20 个核电站,印度17 个,中国大陆11个,中国台湾6个;阿根廷、墨西哥、巴基斯坦和南非每个国家有2 个。

正在建设中的核反应堆主要在中国(21 个)、俄罗斯(9个)、印度(6个)、韩国(6个)。

伊朗在布什尔的第一个核反应堆很快就要竣工了,而且伊朗还计划建造更多的核反应堆。世界上的大多数反应堆是压水反应堆(264 个),也有重水反应堆(44个),沸水反应堆(94 个),轻水冷却石墨减速反应堆(16 个)和气冷石墨减速反应堆(18 个)。大多数核电厂使用铀-2352% 5% 之间的低浓缩铀。一些设施(例如重水反应堆),能够直接使用天然铀。至今只有两个快增殖反应堆在运作。

大多数运行核电厂的国家并不拥有一个完全封闭的反应循环,它们或者只有反应堆,或者只拥有在燃料循环中使用的个别设备。因此,这些国家运行的燃料循环是开放的。

通常只有那些已经有或者曾经有过核武器计划的国家或至少有能力实现这样一个计划的国家才能运行闭合燃料循环反应堆。最大的核武器国家美国有一个开放的民用燃料循环。因为在1980年,美国政府决定不对核反应堆产生的民用燃料进行再回收处理。这些反应堆中的燃料铀的来源主要有两个。其中近三分之二来自铀矿,这些铀矿分布在19个国家,年产天然铀四万到五万吨。最大的铀矿所在地是加拿大、澳大利亚和哈萨克斯坦。2007年这些国家提供了当年近60% 的铀。其他主要铀供应国有尼日利亚、俄罗斯和乌兹别克斯坦。

伊朗开采铀自用也有好几年了。早在2003 年,全球民用反应堆所使用的铀有46% 是由二级来源提供的,例如贫化铀的再浓缩、乏燃料的再处理以及军用高度浓缩铀的稀释。然而,今天这个数字只有30% 多一点。

将来,二级供应源能提供多大比例的铀仍是不得而知。这主要取决于核武器国家是否会继续将军用高浓缩铀混合降低浓度,以及世界范围内的再处理能力是否会得到显著提高。

根据国际原子能机构(IAEA)和经济合作与发展组织(OECD)的预测,照目前的铀需求量计算,在未来的83 年内,已知的铀矿床能够满足世界对铀的需求。但如果铀需求量增加,能供应的年限也会相应减少。

国际原子能机构预计从2020年起,开发新铀矿的需求会增长,因此也列了一个拥有可开采铀矿的四十三个国家名单。这两个机构都预计核能的使用会显著提升。

浓缩铀可以通过不同的技术获得。其中一个比较常用的技术是通过气体离心机辅助来实现浓缩。其他技术包括气体扩散、电磁同位素分离以及所谓的贝克尔程。美、俄、英、法、中这五个传统核大国将其铀浓缩设施既用于民用也用于军用。

巴基斯坦也将浓缩铀技术付诸军民两用。

德国、荷兰、日本和南非将浓缩铀设施用于民用。澳大利亚和韩国拥有用于实验室研究、试验或更小的浓缩铀设施。伊朗正在发展它自身的铀浓缩能力,包括一批被怀疑将来会用于军事核计划的设施。朝鲜被怀疑有未申报的军事浓缩铀计划。

2006 5 月,巴西开始在一个小型商业铀浓缩设施里面运行它的第一个离心机,在这样一个配置下,铀浓度能够提升到5%,然而这套设施也能够转化用于生产高浓缩铀。巴西曾跟国际原子能机构有过冲突,因为后者要对其进行监督,巴西必须要保证不阻止国际原子能机构接触到这套设备的技术。

2009 年起,这套设备已经开始运行。在反应堆里用过的乏燃料或者可以长期保存,或者可以在英国、法国、俄罗斯的商业设备里进行再处理。自从2008年起,日本成了第一个运行商业化再处理设施的无核国家。

再处理设施使用的是一个普雷克斯(Purex)工艺的最新版本,从乏燃料元素中回收铀并能将其与该流程中产生的钚反应堆分开。除了那五个被承认的核武器国家拥有制造核武器所需的分离钚的军事再处理设施外,以色列、印度、巴基斯坦和朝鲜也有。

像德国、比利时、瑞士和荷兰这些拥有民用核电站的国家将核乏燃料送到国外去处理。在流程中分离出来的钚反应堆要么被送回去、要么暂时被托管、要么用别的设备将其转化为混合氧化物(MOX) 燃料。一些发达国家将分离出来的钚反应堆储藏在它们自己的领土内,或者是安置在为它们处理乏燃料的国家境内。将这些钚反应堆安置在无核国家时必须要遵守国际原子能机构安全保护条款。

这 对生产混合氧化物燃料的设备也同样适用。对于核武器国家,只有当出现争议且它们明确表示同意的时候,在这些国家的核设施才能适用于国际监督条款。大多数经 营核电厂的发展中国家并不对自己的核乏燃料进行再处理,它们要么将废料储存起来,要么将其送回供应国。核乏燃料是目前世界上钚反应堆的主要来源。如果现在 不对这些高放射性和危险性的废料的后续处理作出决定,那么就很难准确评估这些废料是否会产生一种新型的核扩散风险。比利时、法国、英国、印度和日本都生产商业性质的混合氧化物燃料。一方面,混合氧化物燃料的使用能够限制被分离出来的钚反应堆的保有量;另一方面,它也可以使更多的钚进入燃料循环。使用这种燃料的国家有比利时、德国、瑞典和瑞士。据说中国也在考虑使用。日本和俄罗斯倾向于在将来使用混合氧化物燃料运行快中子增殖反应堆。德国曾经打算大

规模生产混合氧化物燃料,但事实上德国用于生产混合氧化物的实验设施和商业设施都已经被拆除了。俄罗斯和美国为了减少它们武器级别钚的存量,也开始生产混合氧化物燃料。

2004 年,有大约130 个用于研究的反应堆在使用高浓缩铀燃料,至2010年,这个数字仍维持在这个水平。这其中包括德国的研究型反应堆“Garching 二号”,唯一一个使用93% 浓缩铀运行的反应堆。由于高浓缩铀燃料相对比较容易处理且相对风险有限,并且许多研究型反应堆都没有精密的安全系统,因此研究型反应堆中使用高浓缩铀燃料也会引起核安全和核扩散方面的恐惧。大量用过的高浓缩铀燃料依旧储存在已关闭的或接近关闭的研究型反应堆里。到2004年为止,380个退役反应堆中有一半以上还没有被及时彻底地拆除。


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