核,再一次危机

2011-05-30 10:48应琛
新民周刊 2011年11期
关键词:福岛反应堆核电站

应琛

惊天动地的强震,10米浪高的巨大海啸,火山爆发,城市火灾不断……在接近2012的日子,电影《日本沉没》中“悲惨”的科学幻想,就像上演了一场“现实版”。

3月11日,日本遭遇1200年不遇的9级地震,让日本久已担心的梦魇越来越接近现实。这是有正式记录以来日本发生的最大一次地震,日本首相菅直人表示,此次地震等一系列灾害是日本自第二次世界大战以来面临的最为严重的危机。

上帝连锁性的惩罚,让人类感受到自身异常得渺小。自3月12日晚福岛第一核电站1号机组发生爆炸之后,核电站的连连告急更是加深了人们的恐慌。现在的日本已经掉进“原子深渊”。显而易见,1945年后的日本对核能是一种又爱又恨的态度。

从目前的态势来看,福岛第一核电站的1号机组和3号机组的泄漏虽仍在控制之中,不至于很快出现灾难性后果。但要真正解除险情,并且做好后续处理,仍有很长的路要走。

然而,对于身处彼岸的中国而言,这一事件无论如何结局,都将是弥足珍贵的一课。虽然在可控的情况下,即使风向弄人,在飘洋过海之后,能够影响到内地的放射性物质,应该是微乎其微。但我们丝毫不应该有隔岸观火的心态,尤其是对于中国核电行业而言,潜在的影响,无论如何都不能低估。

应当看到,此次事故为人们进行核科普提供契機的同时,也为世界核技术领域带来了一个新课题——在未来核电站设计时,需要将地震与海啸的叠加作用考虑进去,在沿海与地震频发地方更是如此。正如美国《纽约时报》所写,福岛事故,很可能将重新改写整个核电图景。

持续升温的核电站危机

地震发生后,日本全国共有4座核电站受到不同程度的影响,共有11座核反应堆停止运转。

4座受影响的核电站分别是距东京约200公里的福岛第一核电站和第二核电站,距东京约120公里的东海第二核电站,以及距东京约250公里的女川核电站,这4座核电站均位于东京以北或东北。

因地震造成核电站操作系统的普通和应急供电全部中断,福岛第一和第二核电站的6个核反应堆冷却系统失灵,进入“紧急状态”。

复旦大学核科学与技术系教授袁竹书在接受《新民周刊》采访时表示,核电站的反应堆与一般的煤气灶不同。停堆只能说明反应堆的连锁裂变反应停止了,但实际上它的燃料棒里还有部分铀235在裂变,这就会产生热量。

形象地说,核电站就是一个巨大的水壶。核反应堆本身就是能量源,负责产生热量发电。在受控制的裂变反应中,温度可达到数百度。热量由铀等放射性材料的原子发生核裂变产生。这一过程不仅会产生热量,同时也会产生辐射和放射性副产品。通过放射性衰变,放射性副产品也会产生热量。

也就是说,人们无法立即关闭原子反应堆。炽热的燃料棒需要几天时间才能冷却,需要使用足够的冷却剂才能做到这一点。

袁竹书强调,如果不采取措施冷却,这些热量足以熔化反应堆芯,导致核燃料泄漏,提高爆炸的可能性。他表示,在冷却系统全部失效的情况下,一般使用两种措施,“第一就是把平时密封的阀门打开,直接排气来降低气压。第二种就是用高压泵把海水灌注到反应堆堆芯进行冷却。”

显然,日本政府也是这么做的。但遗憾的是,当地时间12日下午15时许以及14日上午11时左右,福岛第一核电站1号机组和3号机组相继传出爆炸声,上空升起大量浓烟。

据悉,1号机组和3号机组都是由于反应堆水位降低,很可能发生了“堆芯熔毁”。日本内阁官房长官枝野幸男于14日表示,3号机组的爆炸和此前1号机组的爆炸同属氢气爆炸,并非核爆炸。

而3号反应堆的问题更祸不单行,因为“氢气爆炸”和“堆芯熔毁”如果引发核泄漏,除了铀之外,还有钚。绿色和平组织的能源顾问解释:“钚是一种用于反应堆发电的特殊燃料,钚释放到环境中,对健康危害更大,包括更高的潜在癌症发生率。”

目前,日本政府也把福岛第一核电站周围的人员疏散范围由原来的方圆10公里扩大至20公里,把福岛第二核电站周围的人员疏散范围由3公里提升至10公里。

可惜的是,屋漏偏逢连夜雨,福岛第一核电站2号机组核反应堆冷却水的水位14日下午曾急剧下降,以致核燃料棒完全露出水面。在东京电力公司向反应堆内注入海水之后,水位于晚上9时34分恢复到燃料棒一半的位置。但在当晚11时左右,核反应堆内释放气体降压的安全阀门关闭,致使内部压力升高。冷却水位随即急剧下降,核燃料棒再次完全裸露,反应堆芯处于空烧状态。

15日早晨,其2号机组又传出爆炸声。负责核电站运营的东京电力开始撤离部分工作人员。据东京电力公司报告,事发时间为6时10分左右,可能是2号机组反应堆的控制压力池出现损坏。原子能安全和保安院说,2号机组的核燃料棒露出水面约2.7米,露出长度差不多是核燃料棒的一半。发生爆炸声后不久,福岛第一核电站四周监测到965.5毫希的辐射,之后下降到882毫希。上述辐射数值不会立即对人体产生影响。

日本内阁官房长官枝野幸男15日早晨也表示,覆盖2号机组核反应堆的设备一部分出现了损坏,核反应堆容器有无法完全密封辐射的可能性,核电站周边的辐射水平没有显著上升,不会立即对附近居民的健康产生影响。据悉,目前海水注入工作仍在继续,反应堆未见大变化。

国家核电技术公司专家委员会委员、环境保护部核与辐射安全专家委员会委员、前环境保护部核与辐射安全中心副主任郁祖盛告诉《新民周刊》:“现在实际上就是冷却和升温在拼比。如果人为的冷却能够压过升温,那么整个堆的压力就会降下来。即使打开阀门排气会产生放射性扩散,也是一种有序的、人工控制的放射性释放。从我们的专业角度预计,它的影响可能是近程的。”

同时,日本专家表示,海水灌入是目前冷却反应堆的最佳方法,但海水中的硼元素将不可避免地腐蚀反应堆,这一昂贵的设备恐将彻底报废。

对此,郁祖盛深有同感:“灌注海水与打开阀门排气都是不得已而为之的办法。这是舍车保帅的做法,目的是为了保护安全壳的完整性,不然就会变成无序释放。”但他表示,虽然日本政府初步确定此次核泄漏事故为4级,即造成“局部性危害”,“但如果这么多堆都排放,恐怕事故会升级。”

就在记者截稿时获悉,当地时间15日11点,日本方面举行发布会通报最新核电站情况时表示,福岛第一核电站4号机起火,随后被迅速扑灭。而据共同社,继中午刚刚公布的“东京放射性辐射超标”之后,又有两个县出现超标——位于本州岛中部的千叶县两度检测到正常水平2到4倍的放射量;关东地区枥木县首府宇都宫的辐射水平达到正常时候的33倍。日本内阁已宣布在福岛核电站30公里半径范围内设禁飞区。

切尔诺贝利悲剧不会重演

核泄漏事故可以说是核电厂的噩梦。

1979年的美国三里岛核事故被定为5级,当时由于制冷系统出现故障,导致大量放射性物质泄漏,至少15万居民被迫撤离;而1986年的切尔诺贝利核事故更被定为最高级7级。当时核电站4号反应堆发生爆炸,导致8吨放射性物质泄漏,直接污染核电站周围6万多平方公里土地,320多万人受到辐射,影响至今仍未彻底消除。

在采访中,所有专家均表示,人们大可不必为切尔诺贝利的悲剧是否会重演而担心,“切尔诺贝利是在低功率的温高压情况下突然失控,所以它的喷射流是能直接上升到几千公里高空,通过大气环流进行远程扩散,属于高架传播。”

与切尔诺贝利核事故显著不同的是,福岛第一核电站1号机组反应堆有15厘米厚的不锈钢护罩保护,爆炸发生后的视频画面显示,1号机组的混凝土保护体顶部和墙体消失,但反应堆不锈钢护罩没有受到破坏。而切尔诺贝利核电站的4号反应堆并没有安放在密闭容器内。此外,法国核安全局12日说,福岛第一核电站的爆炸是“化学因素”引起,非核爆炸,因此与苏联切尔诺贝利核电站事故不可同日而语。

郁祖盛还反复强调,即使福岛核电站发生爆炸,也不可能是核爆炸,而是氢氧混合的化学爆炸,“就算是切尔诺贝利事故也不是核爆炸。核电站用的二氧化铀浓度只有3%-6%,而武器级的铀浓度到90%以上,就是想让它核爆也不可能。这就正如烈度白酒可以点燃,啤酒却很难点燃是一样的。”

目前核电站周围检测到的放射性物质包括碘131和铯137。碘131一旦被人体吸入,可能会引发甲状腺疾病。日本政府已计划向核电站附近居民发放防止碘131辐射的药物——碘片。铯137会造成造血系统和神经系统损伤。

复旦放射医学研究所教授吴锦海告诉记者,在接受辐射的几小时之内,人往往会出现恶心与呕吐,随后可能经历腹泻、头痛和发烧。在最初症状之后,人体可能会在一段时间内不再显示任何症状,然而往往在几周之内,又有新的、更加严重的症状发生。如果接受了高等程度的辐射,以上所述的所有症状都可能立即出现,并伴随着全身性的甚至可能致命的脏器损害。

“我们的身体会尝试修复这些损伤,但是有时损伤过于严重或涉及太多组织与脏器,以至于不可能修复。最容易为辐射所伤的身体部分包括肠胃上皮细胞以及生成血细胞的那些骨髓细胞。当然,健康受损的程度取决于一个人暴露在辐射中的时间以及辐射的强度。”吴锦海说,“在防治上,为了将后续辐射污染降低到最低,首先要去除衣物鞋帽,接着用肥皂和清水缓和地洗涤皮肤。目前,已有药物可增加白细胞数量,以减少骨髓受到辐射伤害所带来的影响,并且降低免疫系统受损后感染病原体的风险。”

据介绍,对于空气中的放射性,常用计量单位用毫西弗(mSV)。1毫西弗=1000微西弗。为了给人们一个实际的概念,郁祖盛列举了一些形象的数字:“如果人受到短时间的低于100个毫西弗的照射,对人体不会产生什么影响;如果短时间照射超过4000个毫西弗就是一个致死剂量。做一次飞机高空飞行,受到的宇宙射线,当中的放射性相当于0.001个毫西弗。而核电站的工作人员和周围居民所受到的放射性剂量是0.25个毫西弗/年,这也是绝对安全的。”

他说,目前确認受到辐射的22人,日本政府称是一种清洗级的污染。“我认为是准确的,所谓清洗级的污染,就是说人去洗澡,把受污染的衣物全部换掉,那么对人不会有长期的影响。服用碘片只是一种保护性措施。本身并没有其他的意义。目前,对我国的居民来说用不着。”

人们怕什么?

对于放射性的恐慌,可以说是一种人类的共性——人类害怕未知,且天性对负面信息更敏感。正如加州伯克利大学的物理学教授穆勒曾在一本书中指出:这也许是荣格说过的“种族记忆”的新例子——我们害怕看不见的危险,最初也许只是怕那些潜伏的捕食者或敌人。

那么,如何消除公众这种恐慌呢?一篇对法国核安全局核安全局副局长采访的旧文中说,“法国的核安全局每年都要发表一次长达400多页的年报,披露各种情况,包括核设施检查中发现的隐患。”仅在2004年年报中就披露了核电站存在的100项安全隐患,其中,很多隐患都是安全级别很低的,并且很快就可以到解决的。他们还会经常举行新闻发布会,与媒体沟通,向社会释疑。

在法国以及世界核电界,已经建立起了一种核电厂特有的企业文化———无论哪个环节、哪个人出何种程度的安全事故,绝不追究责任,而是鼓励及时报告,再由管理者向政府主管部门和公众通报,决不隐瞒。

在这一点上,福岛第一核电站所属的东京电力公司显然有些“并不光彩的过去”。

东京电力已有60年历史,是日本的一家巨型电力企业,同时也是全球最大的民营核电商。在核能占全国电力供应份额超过1/3的日本,东京电力公司的核电厂供应了全国一半的核能发电量。然而,这样一个核电巨头,据日本媒体报道在过去10年内对其下属核电站反应堆核心结构出现裂缝瞒而不报,甚至不惜篡改数据、伪造安全记录。而福岛第一核电站1号机组的反应堆主蒸汽管流量计测的数据,也曾在1979~1998年先后28次被篡改。

据日本经济产业省下辖的核能安全保安院披露,上世纪80年代末~90年代初,东京电力公司有疑问的安全记录多达29份,福岛第一核电站的1号和2号反应堆也在黑名单上。此外,在东京电力公司被检查的13座反应堆中,有8座一直在缺乏全面检修的状况下运转。

这种情况下,福岛第一核电站事故频发。比如1978年时就曾发生临界事故,但事故一直被隐瞒至2007年才公布于众。而在2006年时,该核电站6号机组又被报道发生过放射性物质泄漏事故。

除了擅自篡改数据并隐瞒事故外,福岛第一核电站还存在着超期服役的问题。今年2月,根据东京电力公司对福岛第一核电站1号机组的分析报告,该机组已经服役40年,出现了一系列老化的迹象。

虽然专家分析,在日本这样多地震的国家,仍然使用福岛第一核电站这样的老式沸水堆机组,十分不妥当,但在2010年——其40年使用寿命已到后,福岛第一核电站不知何故又比原本计划延寿20年。如果没有此次事件发生,第一核电站的正式退役需要到2031年。

对此,郁祖盛的观点是:“事故与延寿没有直接关系。延寿是要经过很严格的审查的,现在从它的表现来看,它的应急柴油机及时启动了,但却因为次生灾害而丧失。也就是说,现在要追究的是它原有的设计基准,对抗震也好,风暴潮也好,是否包括了现在的实际情况。从事实来看,是没有被包括。”

公平地讲,日本官方这次似乎已经吸取了一些教训。从11日起,日方至少一直在定期对第一核电站的状况发布公告。虽然信息的传播并不算顺畅。

另一方面,作为一个资源匮乏的国家,日本对于丧失关键能源供给充满了恐惧,这种恐惧几近病态,但又并非完全缺乏理性。据了解,日本共有55座核电站,居世界第三,核能占全国电力供应的34.7%,对核能依存度相当高。就在去年,日本经济产业省提出的能源基本计划草案还表示,日本将以确保安全为前提,重点发展以核电为主的低碳电源,到2030年至少增加14座核电站,核电站的利用率从现在的60%提高到90%。

换句话说,让日本政府放弃核电的可能性是微乎其微的。但毁灭性的地震和海啸所带来的一系列事件,让人们不得不怀疑日本这个迄今全球地震最活跃的国家却拥有全世界约十分之一的核电站,是不是一个好主意。

3月14日,德国环境保护主义者组织的数万人抗议大游行继续要求政府停止使用核电。德国主张清洁能源但反对核能过快发展的反对党人士称,福岛核电站泄漏事故表明,“即便在日本这样一个科技高度发达、为意外情形做好充分准备的国家,核能依旧呈现不可控和高风险的特性。”

绿色和平组织则发出声明,认为日本正陷入核电危机,后果可大可小,并呼吁全球逐步放弃使用核电,停止建造新的核电厂。

但郁祖盛的看法是:“并不是说日本是多地震国家就不能建核电站。这个概念是错误的。关键是建核电站的地区,在抗震、抗风暴潮,甚至海啸,预计会达到什么程度,这些都要纳入设计基准。”

日本现在可以做的是,重新思考需要什么样的核工业。福岛第一核电站已经运行了40年,整座电站未来非常有可能被停用。如果日本必须拥有核反应堆,就必须建造现代化的反应堆(目前日本核电站采用的都是二代核技术),能够经受住的地震级别要远远超过几十年前过度乐观的规划者的设想。后备发电机组,以及核电站的其他“周边”设施几乎与核心反应堆本身同样重要,应该相应地进行建造或重建。

日本首相菅直人将此次灾难称为日本战后最严峻的危机,不过日本也可以从中收获一些正面的信息。公众的反应——镇定、尊严、慷慨——显示了日本社会令人难以置信的韧性。虽然死亡人数可能会急剧上升,但鉴于日本准备周密,同样规模的自然灾害如果发生在世界上其他任何一个国家,几乎可以肯定伤亡人数会高得多。如果在当下的危机结束后,日本能对本国的核工业进行彻底而诚恳的反思,则又能从废墟中收获一条积极的教训。

“宝贵一课”

早在1997年的一部纪录片《前线》里,请很多公民写下了他们从“核能”联想到的东西。他们的答案是:灾难、烦恼、厌恶、危险,以及辐射。

从历史上看,每一次核电事故都会伴随着核电发展的“低谷期”。美国三里岛核电站核事故和切尔诺贝利核电站的核事故,这两次核电发展史上最严重的事故,引发人们对于核电的忧虑,此前已经“狂飙突进”了将近20年的全球核电发展很快来了个“急刹车”。

数据显示,两次事故后的20多年间,全球新投运的核电机组仅110多台,而同期关闭的核电机组却高达80台以上,实际等于20年间新增核电机组30台左右。作为对比,在上世纪七八十年代,全球投入运营的核电机组高达417台,其中大约有350台至今仍在服役。

然而,时光无法倒流。从上世纪初,爱因斯坦提出E=mc2,之后由这个简洁公式所揭示的原子中的巨大能量逐渐变成了现实。1942年12月2日15点20分,在芝加哥大学西操场上,物理学家费米启动了世界上第一座可控原子反应堆。1954年6月27日,苏联在奥布宁斯克建成世界第一座电功率5MW试验电厂。1957年,美国建成电功率为90MW的西平港原型核电厂。不管人类是否愿意,有没有做好准备,清洁的、绿色的,让人欢喜又让人忧的核能登场了。

其实,核能虽然看上去很高科技,却并不神秘,《辛普森的一家》中,辛普森便是一位核安全检查员。这位世界上最著名的核安全检查员曾说:“仁慈而万能的上帝,感谢你赐予我们核能——世界上最清洁的能源,仅次于太阳能。当然了,太阳能只是那些自以为是的家伙痴人说梦罢了。阿门!”

事实也正是如此。在全世界污染日益严重的情况下,发展所有的非再生能源是刻不容缓的。但风能、太阳能等其他可再生能源在利用上目前主要存在两大问题,郁祖盛说:“第一是转化效率低和成本高,第二就是受地域和天气制约。所以真正能够解决能源结构和抗污染问题,唯一能够大规模地以工业化的方式来解决的,到目前为止只有核电。这个方向,我相信,全世界不管是什么政党的执政者都看清楚了。”

他表示,目前我国尚未监测出空气中辐射性存在异常。“从现在的情况看,对我国的影响是微乎其微,甚至说是没有影响。但事故还在发展,所以我们现在不能说是完全乐观,完全没有问题的。下结论可能还需要几天。”

于中国而言,核电起步也晚;第一个核电机组,一直到1991年才正式并网发电,至今还不足20年。福岛事故的发生,无疑是给我们提供了一个难得的窗口,去更好地理解核电业的复杂性,以及潜在影响的广度。更何况,中国核电正处在一个从适度发展到积极发展的重要关头。在这样的关头,多一些参照系,总是件好事。

确实,“安全性”是笼罩在核电产业头上的最大的阴影。如何在确保核设施安全性与满足能源需求之间取得平衡,是中国核电大发展过程中需要谨慎考虑的问题。

但郁祖盛认为,此次福岛事故不应该成为动摇我们发展核电的一个理由,很可能一二十年之后,我国成为全世界最大的核电大国。“我们需要做的是怎么冷静地吸取教训:一是要审核我们所有的厂址选择中,设防标准是否足够保守。第二,三代技术肯定比二代技术有更强的设防能力,在我们未来的发展中应该更突出这方面的因素。二代的核电厂应该在总量上有所预控。另外它的设防标准应该就要仔细的严格审查。”

同时,他强调,我国的发展速度应该适应于我们的准备能力。“不要去做我们准备不足,超出自己能力的事情。这是要出问题的。我觉得还是要稳扎稳打。核电发展是不能搞所谓的大跃进的。在准备充分的情况下,速度是一个必然的结果。”

对此,袁竹书的看法是,人类现在的科技水平基本已经能够安全地使用核能,“但这次非常特殊的情况,可能超出了人们的预期。福岛事故,会使人类变得越来越聪明,来促使核技术进一步地改进”。

目前,中国已经并网发电的核电机组是11个。根据国际原子能机构的统计,在建的为20个机组,占到了全球在建机组的近四成。除了中国之外,印度和俄罗斯也都对于发展核电颇为积极。

应当承认,中国的核电发展,从技术和监管上起点并不低。无论是自主研发的,还是来自法国、俄罗斯以及美国的,在安全性上都远超此次发生事故的福岛核电机组。而在国家核安全局的牵头下,中国的核电安全规范,也完全满足了国际原子能机构的要求。过去20年来,未出现任何导致放射性外泄的安全事故,就是一个例证。

根據《国家核电中长期发展规划(2005-2020)》,到2020年中国核电运行装机容量将达到4000万千瓦,占全部发电装机容量的4%,核电年发电量达到2600亿~2800亿千瓦时。包括红沿河、宁德、阳江、广西防城港以及田湾5、6号机组,岭澳二期2号机等项目将采用“二代加”核电技术;广东台山核电站将采用法国阿海珐公司提供的EPR技术;浙江三门、山东海阳将采用AP1000技术。未来,中国核电将出现AP1000、法国EPR、中国自主研发的“二代加”等三类技术并存的情况。

但作为国家整体而言,核电发展一定要留有余地。不能让监管者或者经营者、建设者有疲于奔命的的感觉。

郁祖盛指出,在中国核电选址中,规避地震带是一个前提条件。“但这不代表持续监测就无意义,要知道,我们很难说已经对所有断层都有了百分之百的了解。”

还有专家表示,在内地建设核电站,一般是采取河水或者说江水降温。因此,一旦发生事故,对于水源地可能会造成污染。对此,人们一定要有最坏情况预案;不能因为过于相信技术,而疏于演练和防范。

更重要的是,一定要做好核电安全的科学普及,以及信息公开工作。通过增加透明度,来最终消除公众不必要的恐慌。一味回避安全问题,短期之内或有利于项目推进,但长期而言,只会使得整个行业付出更大的代价。此外,核电站的退役,也是一个必须从规划之初就必须严肃考虑的问题。

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