在全球核能產業發展歷史上,人類遭遇過多次核安全事故的打擊;2011 年發生的日本福島核安全事故影響余波猶存。雖然時間已經過去多年,但總結和反思仍有較大的鏡鑒價值。
導致日本核泄漏事故四個方面可能原因
一是抵抗地震能力較弱
國家核技術工業應用工程技術研究中心--“核測控技術開發分中心”主任庹先國說,核電站的選址是非常關鍵的,重要的一點是要盡可能遠離地震活動帶和易發生地質災害的地質構造環境;由于日本國土狹窄,本身就處在環太平洋火山帶上,地震威脅不容忽視,盡管很多專家和公眾曾激烈反對日本建造核電站。但是,出于經濟利益的考慮,日本仍然建設了大量核電站。日本早期核電站設計抗震標準為里氏 6.5級,在 2006 年日本修改了核電站抗震標準,將這一標準提高到抗震能力最大為里氏 7.0 級。但這次 9.0 級特大地震對抗震能力最大為里氏 7.0 級安全標準的核電站造成損害也就不足為奇了。
二是超役工作,設備老化
庹先國說,2011 年 2 月 7 日,東京電力公司完成了對于福島第一核電站 1 號機組的分析報告,報告稱機組已經服役40 年,出現了一系列老化的跡象,包括原子爐壓力容器的中性子脆化、壓力抑制室出現腐蝕等。但當地并沒有關閉該核電站,而是為其制定了長期保守運行也就是再延長使用 20 年的方案。日本專家在分析核電站泄漏事故原因時也認為是設備老化所致。從這次事故發生后出現閥門失靈等現象分析也能證實這一點。
三是建成時間早,技術落后,抗風險程度相對較弱
據庹先國介紹,福島核電站使用的是老式單層循環沸水堆,即和我們平時用的蒸汽壓力鍋類似,只有一條冷卻回路。
核燃料對水進行加熱,水沸騰后汽化,然后蒸汽驅動汽輪機產生電流,蒸汽冷卻后再次回復液態,再把這些水送回核燃料處進行加熱。 蒸汽壓力鍋內的溫度通常大約是攝氏200多度,一旦發生故障,蒸汽里就帶有輻射性物質沸水反應堆。專業人士強調,日本這樣地震頻繁的國家使用這樣的結構非常不合理。一旦出現冷卻系統故障,即使停堆,反應堆的溫度也會快速升高,進而會發展到燃料熔化等事故發生。
四是“萬一”情況考慮不夠,安全冗余設施不給力
庹先國說,目前核電廠應急救援措施在設計的時候就已經考慮了十分周全,一般會有相當比例的設施和設備就是為了安全冗余度而考慮的,也就是我們常說的出現“萬一”災害情況時才可能用到的這些安全備用設備和設施,其中大部分這樣的設施和設備直到核電站退役可能都不會使用。但是,這次日本核電站特大地震發生后,首先是外部電網斷電,繼而發動機組出現故障,閥門又失靈等等,這些原因出現可能是因為地震級數實在是太大所致,但至少說明福島核電站沒有考慮到特大地震和海嘯“組合拳”造成的危害。
日本福島核事故十大深刻反思
根據三位日本核電專家公開發表的文章和接受的訪談,結合前期國務院發展研究中心研究員王亦楠新近發表的文章,日本福島核事故可扼要歸納為十大深刻反思。為了如實呈現他們的觀點,筆者除了將這十大反思加以小標題概括以便于閱讀外,其他內容全部直接引用這些核電專家在書中的表達。
一、“絕對安全”的核電設計不等于“絕對安全”的核電工程
“工程現場‘有真功夫的師傅’實在太少了。不管核電設計有多完美,實際施工卻無法做到與原設計一模一樣。核電的藍圖,總是以技術頂尖的工人為絕對前提,做出不容一絲差錯的完美設計,但卻從來沒人討論過,我們的現場人員到底有沒有這種能耐……日本的核電廠設計優良,有二重、三重保護,若發生什么事故就會自動停止、絕對安全--這都是僅止于設計階段的理論,接下來的施工、建廠才是大問題。”
“1991 年 2 月發生在關西電力美濱核電廠的喉管斷裂事故, 日本傲人的多重防衛系統一道接著一道失效, 只差0.7 秒,切爾諾貝利事故就要重現于世了……最后調查時發現,是施工上的失誤。 當初建設時根本沒按照原設計施工, 太長的就切掉,太短的就硬拉,這些設計師意料不到的事情,卻在施工現場理所當然地發生,也導致核電事故層出不窮。3 路 11 福島核災難發生,證明核電設計時認為‘只要有多套備用系統就一定安全’的思考根本不管用,有可能全部系統都同時損壞而無法產生功能……理想中的安全機制在現實中完全失效……至今的安全設計都經不起現實的考驗……即使緊急柴油發動機能動,也只能維持 7 天,如果供電的電塔倒了,外部電源7 天內也可能進不來,也還是會發生爐心熔毀等核災難……想要真正維持核電安全的核電廠根本設計不出來,尤其是無法設計出商業用核電,因為要顧及各種因素,成本高到完全劃不來。”
二、核電廠最岌岌可危的工程--猶如人體血管的配管網絡
核電廠內部有交織如網、總長度達數十公里的配管,猶如人體的血管,不管是哪一種配管,只消有一條破損,就可能導致核電廠整體發生重大事故。但這些重要的配管,卻處在一個隨時可能墜落的狀態。這些配管僅被金屬零件支架固定于墻上。核電運轉時,它們會不停地震動,長期搖晃下來,原本金屬支架將逐漸松脫,配管成為懸吊狀態。“”很多人嚴厲批評我的主張,說‘地震來時,核電廠絕不像你所說的如此不堪一擊’、‘我們對核電廠的耐震有絕對自信’、‘它坐落于堅固巖盤之上,抵擋得住 8.5 級以上的強震'.但在我看到阪神大地震后,才第一次體會到核電廠再這樣下去的確不行。核電廠承受不了地震帶來的破壞,因為地震的搖晃來自上下左右,而攀附在原子爐周邊的復雜配管,肯定經不起這種復合式搖晃。“地震來時第一重點不是原子爐,反而是我專長負責的、也就是配管會先撐不住。
打個比方說,大家都贊日本車品質很好,剎車很好、剎車踏板更好,但就算這些東西再好,如果內部的油管爆裂了,請問它還能發揮功效嗎?原子爐也是一樣……最好的證據就是發生在五年前的關西電力美濱核電廠事故。才兩厘米的蒸汽生產機喉管斷掉,竟差一步就成為切爾諾貝利事故。只不過一條小小的兩厘米配管,竟造成多重安全系統失效。”
三、核電廠運行維護和事故處理主要靠“人”,無法避免人為失誤
“核電廠的運作其實是要靠現場有人遭受核輻射污染才能成立,什么工作都得靠’人‘去組裝、調整。這次福島核災難更證明此事,全部都得靠’人‘,機器人不但脆弱,而且能做的事有限,除了拍拍照,其他復雜的工作都還是要靠’人‘去接近高濃度輻射污染的現場才能做。”
“核電廠插入燃料棒后,只消運轉一次,內部就充滿放射性物質……包圍在重重護具底下的人們,必須在畏懼輻射污染的高度心理壓力下工作,因此絕對無法維持好的作業品質……就拿最基本的鎖螺絲為例:我在作業前一定會告誡工人’鎖對角才會緊,輻射才不會外泄‘.但他們的工作場域是布滿輻射的高度危險區……大家都在想著警鈴響起之前趕快離開,整個心就掛念到底過了幾分鐘?警鈴是否要響了?
管它什么螺絲要鎖對角……人在這種環境下絕對無法精確工作,但你想這會帶來什么后果呢……有一次,運行中的核電機組一顆位于高輻射區的螺栓松了,為了擰緊這顆螺栓,不得不安排了 30 位工人,輪番沖上前去,每人只能工作幾秒鐘,有人甚至扳手還未拿到時間就到了。結果為了將這顆螺栓擰緊三圈,動用了 160 人次,費用高達 400 萬日元。”
四、核電站的安全監管,沒有足夠的工程經驗難以勝任
“監督系統才是核電更大的問題……檢查官通常都沒有真功夫, 只會讀著整理完善的報告書, 聽著營運商的精彩報告,看看漂漂亮亮的場地,表面沒有什么大問題就判定合格。這就是核電監督的實際狀況。日本的核電廠有一陣子頻繁出事,政府決定在各個核電廠里配置’運營管理專門官‘.他們負責在新廠運轉前或舊廠定期安檢后,發出運轉許可。我之前雖然知道這些官員們并沒有什么專業素養,但卻在某個場合知道了更驚人的事實……一位自稱科學技術廳的官員當場告白,’我們部門的人員害怕去核電現場檢查會遭遇輻射,所以從不派自己人去現場檢查,總是找些農業部的職員去監督。昨天在教人養蠶、 養魚的人, 隔天就被派去當核電檢查官了‘ ……這些由’核電門外漢‘發出運轉許可的核電,真的能信賴嗎?”
“這些徒有虛名的檢查官之下有一個叫’原子力檢查協會‘的單位……都是從經濟產業省退休下來的官員。他們都來自核電之外的領域,卻擁有檢查核電所有工程的權限……他們根本不懂檢查,卻擁有莫大權限,所謂的檢查,只不過是去現場看看罷了!而協會之下是電力公司……在制造商之上的檢查組織是外行,其下的工程承包商也是門外漢,因此發生核電事故時, 除了核電制造商以外無人能清楚掌握狀況。
五、核電站關閉和拆除談何容易,請神容易送神難
”如果說世界上竟有一種只能開工運行卻無法關閉停產的工廠的話,那大概就是核電廠了。因為核反應堆只要一開始運行,這個持續高熱的放射性怪物就如中國民諺所說的’請神容易送神難‘--停產、封堆、冷卻等,都需要花費極高的成本。例如,一個核電機組停機封堆之后,至少需要使用外來電力幫助它持續冷卻50年以上。 “(日本) 在引進核電前,根本就沒有檢討過廢爐、拆除及廢棄物處理的具體方案……政府原本只打算運轉十年就要關廠。但是在 1981 年福島核電廠一號機組運轉滿十年之際,電力公司才第一次體會到原來核電機組的廢爐、拆除有多困難……拆除核電廠不但要花上比建廠時多出數倍的金錢,也無法避免大量的輻射。原子爐下方的高污染區,每人一天只能待數十秒,這該怎么進行作業呢?拆除方法在會議桌上怎么談都行,但實際執行作業的是工人,他們將遭受大量輻射。因此,如果廠內的輻射不降到零,拆廠是不可能的……日本國內有很多超過 30 年的老舊核電廠,政府不知道處理方式,只好任由它們繼續運轉下去,真是令人擔憂。”
“為何原子爐無法輕易廢爐或拆除?……核電廠只要插入燃料棒運轉過一次,整座核電廠就會變成一個大型放射性物體。廢爐、拆除,談何容易?就算是放機器人進去作業,也可能因為放射能而短路。世界上許多先進國家’關閉‘核電廠,只是把發電機關掉、取出核燃料棒。但真正的重頭戲從這里開始:為了不讓機組內部的機件生銹、造成輻射外泄,就算不再發電,也必須把水導入循環系統,維持機械運轉。
當水造成配管磨損,或者零件損毀時也必須修補,以免輻射外漏。 這些作業必須持續到核電內部的放射性完全衰退為止。 ”
六、無法處理的核廢料,留給后代的“永遠的噩夢”
“核電廠運轉后,每天都會不斷地產生放射性廢棄物……所謂的低階核廢料也有待在核廢桶旁 5 個小時就有生命危險的劇毒物質。一開始,電力公司還把低階核廢料丟進海底……我常常想,這些鐵桶丟入海里不到一年就會銹蝕,里面的核廢料不知變得怎樣了?附近的魚呢?生物呢?現在,日本把低階核廢料全部拿去青森縣的六所村核燃料基地存放。政府預計在那里埋 300 萬桶核廢料,管理 300 年。”
“高階核廢料必須與玻璃一起固化,并封閉在堅固的金屬容器里。人類只要站在容器旁兩分鐘即可死亡。接著必須冷卻這些持續散發高熱的核廢料 30 ~ 50 年,等溫度降低后再把它埋入幾百公尺深的地底,存放一萬年以上!也難怪世界各國都找不到高階核廢料的最終存放場……核電廠本身在停機后也將變成一個龐大的放射性廢棄物。如果想把核電廠拆除,就等于將出現高達數萬噸的放射性廢材。我們連一般的產業廢棄物都不知道要丟在哪里,這些核廢料到底該怎么辦?”
七、核電既不清潔也不低碳,即使不發生任何核事故
“核電廠大多在冬季進行保養,幾十噸的放射性廢水會直接排入大海,而在平時正常運轉時,也會有每分鐘數十噸的大量廢熱水被排進海洋。但政府和電力公司卻總是滿口保證核電絕對安全,久而久之國民也變得對核電造成的環境影響漠不關心。工人穿過的防護衣必須清洗,這些廢水全部被排入大海……在不被大家察覺的情況下,日本的海洋正持續遭到輻射污染。”
“經常被擁核人士掛在口頭的,就是核電有助于降低二氧化碳排放……雖然核能發電時不會產生二氧化碳,但從發電所有的連串過程中檢視,不但排放的二氧化碳相當多,甚至是一種熱效能相當低的發電方式,至多只能使用到 40% 的能源,其他能源都被排入海中或被丟棄。水里面蘊含相當多的氣體……核電會把熱水排到海水之中,直接使海水溫度上升,結果排出更多的二氧化碳。”
“核能從開采鈾礦到濃縮處理及燃料加工、廢液及廢土處理,都需要非常龐大的化石燃料。另外,涉及使用后的燃料及高放射性廢棄物長年放置、為求安全保管必須動用化石燃料的數量,都是難以估計的龐大,我們等于在蓋一座不管是建設或維護都需花費巨資的二氧化碳產生物體。”
八、被忽略和淡化的更危險之地,核電站的燃料冷卻池
“福島核災難最受世人矚目的是四號爐的乏燃料池的問題,因為屋頂爆破,燃料棒完全暴露在大氣之下,這是歷史上空前的大事件。用過的燃料棒仍會繼續放出輻射能,以往用過的燃料棒未曾如此直接跟大氣接觸……因為核燃料再處理工廠的儲存池已經爆滿,日本各核電廠用過的核燃料已經無法再運過去,只能在廠區就地儲存……取出的用過的燃料棒沒地方放,無法換新棒,只好增加冷卻池的儲存密度,但這仍有極限……核廢料之間的儲存距離非常重要,否則很容易發生臨界現象,不要說從上方故意丟炸彈或飛彈襲擊,單單是燃料棒吊上吊下更換時不小心掉落的風險,或單純只是在冷卻池旁邊有作業人員不小心將重物掉到池里,都可能壓到燃料棒,讓燃料棒破損而造成核反應,池里的燃料棒密度越高,發生事故的可能性就越高。燃料冷卻池等于是毫無遮掩的原子爐,而所有核電廠房從一開始就沒有假定燃料冷卻池會發生核反應,所以池內外都沒有能阻止核反應設備,一旦發生核反應,完全束手無策。”
九、日本政府是明知故犯的幫兇,沒有完整的疏散計劃、枉顧公眾健康
“那所謂的核災難應變計劃又是如何?政府的緊急疏散區域不過是核電廠的半徑八公里或十公里,除此之外的區域就無須應變嗎?這實在是把國民當傻瓜的愚民政策。政府應看清現實,如果要運轉核電廠,就應向國民發表完整的疏散避難計劃,使每個人都能心安……政府和電力公司有義務告知國民,核災發生時要如何應變,事故可是不等人的。小孩子對輻射的敏感程度多出大人數倍,但日本的規定卻不分大人小孩,只要不到 50 毫西弗,孩子們就必須持續待在輻射環境下……(福島核災難后)最無法忍受的是日本政府提高一般民眾、不論是大人小孩的輻射劑量容許度到令人難以相信的程度,現在福島全境比以前我們在核電廠,穿了防護服、面罩、四層手套、全副武裝才能進去的區域輻射污染還嚴重,我覺得整個福島第一核電站附近根本無法住人了。”
十、核電的宿命:透支未來的貪婪,對抗不了的天災
“這次福島核災難距離上次切爾諾貝利核災難有 25 年,下次此類大規模核災難或許不用再等 25 年,因為即使被認為有沉重厚實的不銹鋼包裹的原子爐,也會隨歲月而劣化,設計初期可能假定要用 30 或 40 年,但事實運轉下來,因為沖擊或震動造成的金屬疲勞,螺絲、管線等許多部分都會劣化,需要不斷更換,尤其是高分子材料部分如橡膠的更換需求尤其頻繁。”
“可怕的是,不銹鋼之類的金屬會隨著逐漸延伸變薄才壞掉,亦即所謂’延伸性損壞‘,但遇到中子,不銹鋼等金屬卻會變成如受到擊打的玻璃般突然全部破碎,卻沒有延伸之類的前兆,從外面看不出來,因為中子已經把鋼鐵內部的結晶脆弱化, 所以要診斷原子爐的壽命非常困難。 關于原子爐,無法知道的事太多,沒人知道里面發生什么,都只能從計測儀器來推斷, 但許多事是儀器測不出來的, 這也是核電的宿命,是其他產業所沒有的現象。”
“人類研究核能幾十年來都是只想維持核反應而已,卻不管核反應之后還會產生其他的副作用,像是燃料棒里鈾 238本身不反應,卻會吸收核反應時產生的中子而變成劇毒的钚,半衰期長達兩三萬年。這些問題在我學原子能的 60 年代沒人注意到,而現在即使注意到,也還是無法解決的致命問題。”
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