核电站会越来越安全

刘 霞

2011年3月19日，公众在北京国家科学技术馆观看世界核电发展形势与提高核安全要求讲座宣传。 摄影/胡庆明/CFP

发展核电势不可挡

福岛核电站事故发生之前，各国纷纷试水核电，推出了自己雄心勃勃的核电发展计划。比如，在美国，核电是美国总统奥巴马“能源新政”中的重要组成部分。在2012年财政预算中，奥巴马政府计划批准360亿美元贷款担保用来兴建核电站。去年2月，奥巴马宣布将修建新核电站以满足国家未来能源需求，这是美国30年来首个新核电站项目。

绝非偶然，欧洲很多国家也考虑兴建新的核电站。2009年，法国宣布，在一项政府借贷计划中，将投入10亿欧元研发第四代核反应堆，为21世纪本国的核电发展夯实基础。

然而，福岛核电站事故让这一切蒙上了一层阴影。

不过，在全世界对核电产生强烈抵触情绪的同时，专家提醒我们，为了摆脱对化石能源的依赖，不管我们是否喜欢，我们都需要核电。下一代核反应堆的设计正是为了预防福岛核电站事故重演。

被动式冷却系统受追捧

保持核电站的安全运转意味着使它在任何情况下都能保持冷却状态，天灾人祸都是致使常规冷却方法失灵的原因，这凸显了“第三代加强型”核电设计模式安全系统的重要性。一旦出现天灾或者人祸，这些安全系统就会自动开始工作，不需要人力，甚至不需要电力。

美国威斯康星大学工程学院教授、美国核管理委员会反应堆安全保障咨询委员会委员罗伯特·考拉蒂尼表示，“第三代加强型”核电站的设计者主要包括美国西屋公司、通用电气、日本三菱和法国阿海珐公司，这种核电站采用了新的设计方案，汲取了美国三哩岛（1979年3月，位于美国宾夕法尼亚州东北部三哩岛的核电站发生核泄漏事件，直接导致美国在随后30年内没有再兴建任何新核电站）和切尔诺贝利核事故的教训。

第三代加强型核电站包括一些高科技电站设计，其中许多设计方案仍在等待管理部门的审批。其他一些设计方案，比如法国阿海珐公司“进化动力反应堆（EPR）”和美国西屋电气公司的AP1000反应堆（两者都是压水反应堆）则已经在建造当中。

麻省理工学院核工程系的客座教授、核电站安全系统专家迈克尔·波多斯基表示：“新的反应堆设计使用所谓的‘被动式冷却’系统来去除反应堆热量，而不是使用主动式冷却系统，日本福岛第一核电站使用的是主动式冷却系统，然而，海啸导致该系统的冷却水抽水泵和柴油发电机故障，致使该冷却系统失灵。‘被动式冷却系统’可以在不需要外部干扰的情况下，保证核反应堆的安全性。”

据美国麻省理工学院出版的《技术评论》杂志3月17日报道，西屋电气公司匹兹堡分公司的发言人斯科特·肖说：“展望未来，人们会看到更多核电站依赖被动式安全系统，这种系统可自动关闭核电站，而不需采用发电机和水泵。”

阿海珐公司目前正在建造4座“进化动力反应堆”，其中两座在欧洲。核反应堆的设计中包含有4个独立的冗余冷却系统，其中两个能够承受飞机坠毁的冲击。

西屋公司的AP1000反应堆也包含一系列被动式系统，如果核电站开始出现过热的情况，这些系统就会利用自然气流、引力和其他自然现象自动对堆芯进行冷却，而不是使用泵、阀和人工操作，在没有外界干预的情况下，这些系统最长可以运行3天。

漫画：核废料 摄影/Giefem/CFP

小型模块式反应堆更安全

真正安全、可靠的核电要求反应堆堆芯不能熔化，这意味着核电站的规模会缩小而不是增大。

波多斯基认为，今后可能会依赖很多小一些的、分布式的核电站，即小型模块式反应堆，这些小型模块式反应堆能生产100兆瓦到200兆瓦的电力，大约是目前美国许多核反应堆产能的五分之一，但体积只有十分之一，这些更小的电站可以位于主电网之外，给农村的用户供电。波多斯基表示，这些小型反应堆会更加安全。因为这些反应堆不会将过多热量集中在一个地方，过多的热量将散入空气中，因此，不需要采用主动式冷却系统来对它们进行冷却。另外，这种反应堆拥有的核燃料也少，它们所产生的热量（减少冷却系统的需要）和放射性也更小。

波多斯基说：“这些小型反应堆会更加安全，因为其中不会发生什么事情，一旦形势不对，反应堆就会自动关闭，热量会消散，也不再会出现什么其他故障。”

第四代核电站方兴未艾

这样的一幅美好图景什么时候成为现实呢？不管未来的能源“拼图”如何拼成，核电都是其中不可或缺的一块。下一代核反应堆，也就是所谓的第四代核反应堆已经在设计之中，并且在探索先进的冷却系统和其他技术的可能性。这些系统和技术能使核电站的生产效率和安全性都更高。

第四代核电站不仅可利用传统的铀235作为核裂变资源，还可利用铀235产生的“副产品”甚至“废品”进行反应，因此能效更高、排放更低。不过，科学家认为，这些核电站要变成现实，起码还需要20多年的时间。

同时，工程师们正在尝试各种其他的核电站设计方案，其中之一是漂浮核电站。

据国外媒体报道，2009年5月18日，俄罗斯圣彼得堡波罗的海造船厂正式开工建造世界上第一个漂浮核电站，预计将在2012年完工，用以解决靠近海边的俄罗斯偏远地区缺电和供热问题。

漂浮核电站具有两大特点：一是机动性强。它犹如一个巨大的游动蓄电池，当地面需要电力时，可以停靠在码头，与陆地上的高压电网连接，实现电力传输。二是造价低。漂浮核电站的造价约1.2亿至1.8亿美元，仅为陆上核电站的十分之一。投入运营后，每年可节省20万吨煤和10万吨取暖燃油。

美国伦斯勒理工学院核工程教授亚隆·达能表示，日本的核事故不仅是一个灾难，也是一个机会，让我们能从错误中学习，并重新思考我们的核电未来，因日本的事故就放弃核电发展并非明智之举。

他说：“我还找不出让我们放弃核电技术的理由。正如有人会因为车祸丧生，但这并不表示我们就不再驾驶汽车，我们要做的是改进汽车的安全性能，让它更好地为人类服务，核电亦如是。”