福島第一核電站事故使材料成為核工業聚焦的中心。針對當前形勢，《Nature》雜志材料專欄對日本東北大學材料研究所國際核材料研究中心主任Tatsuo Shikama進行專題采訪。

 Tatsuo Shikama

    1. 您的學術背景是什么？

    我在東京大學核工程專業學習并獲得博士學位，研究方向是鋯合金燃料包殼在鈉冷快堆中的性能退化及聚變堆中的應用。隨后在日本國立材料研究所，英國原子能機構，德國馬克斯·普朗克等離子物理研究所繼續從事研究。在此期間，我從事一系列核材料相關研究，包括陶瓷輻照效應、高溫氣冷堆的鎳基合金、等離子體與材料相互作用等。后來，我回到日本國際核材料研究中心（IRCNM）從事功能陶瓷在裂變、聚變系統中的應用研究。例如，功能陶瓷作為電絕緣子和光學組件診斷研究。在此期間我也從事了一些管理工作，10年后晉升為研究中心主任。

    2. 日本國際核材料研究中心（IRCNM）主要研究方向是什么？

    我們扮演著橋梁角色，組織來自日本和國外的研究團隊到日本原子力開發研究機構（JAEA）試驗堆上開展材料中子輻照效應研究。日本材料試驗反應堆（JMTR）是一座輕水反應堆，主要用于材料輻照效應研究。相比于JMTR，另外一座鈉冷快堆（JOYO）能夠提供更高的中子束流，準備用于諸如第四代反應堆的下一代核能系統的研究。與JOYO堆 相比，JMTR堆對輻照曝光提供更加有優勢的控制以及樣品監測條件，因此JMTR堆通常用于有特殊控制要求的材料輻照效應研究。包括動態特性變化的應用，例如導電和輻射發光的輻照效應，壓力容器中不銹鋼的脆性轉變，超鈾元素化合物的固體物理學等。

    3. 試驗反應堆用于合作嗎？

    是的。在日本，我們與JAEA關系密切，而且我們經常與來自其他國家（包括英國和比利時）的研究團隊一起在該試驗反應堆上開展研究工作。國際原子能機構希望在該試驗反應堆上建立國際合作框架共同開展研究。這將使這臺裝置在不同的國家得到合理利用。詳細的問題正在考慮中，但是日本國際核材料研究中心（IRCNM）和日本原子力開發研究機構（JAEA）目前正在尋找方法以向國際科學家們廣泛開放我們的設備。JMTR和JOYO中有一座高溫試驗堆正在服役，擴大了研究中心可以實現的輻照條件范圍。我對我們的集體智慧和設備感到自豪，而且希望他們能夠在全球范圍內得到有效利用。

    4. 您參與福島核電站的清理嗎？

    我是顧問委員會的一員，顧問委員會是JAEA為清理反應堆現場，調查事故原因以及防止事故進一步擴大而正準備成立的一個機構。預計日本大學的研究人員將參與其中，希望IRCNM的設備并結合我們的經驗能夠為大學和JAEA提供橋梁作用，這對核電站的清理取得成功非常重要。

    5. 為了反應堆的安全運行，福島事故給予我們關于材料挑戰方面哪些啟示？

    福島事故之前，壓力容器不銹鋼性能退化被認為是最重要的安全問題之一，日本政府和企業提供了充足的經費用于該問題的研究。然而，這導致了對于其他領域的研究經費受到限制，而這些領域被認為是發生福島事故的關鍵問題所在。例如，在反應堆堆芯監控時，認為只要對材料和組件進行監控就足夠了。在福島事故中，堆芯以及外圍區域的溫度、冷卻水的液位都沒法監控。我認為不同研究領域之間的資金平衡非常重要，這樣有利于在一些領域中開展更詳細的探討，其他領域的研究也不會落后。在這個問題上，我認為關鍵在于事故容錯燃料。它們的開發和最終的使用對恢復人們對核能的信心將是一個重要的里程碑。

    6. 高放射性核廢料的存儲是一個全球性的挑戰。日本的現狀是什么？

    這是一個重要的問題，日本當下正開展激烈的討論。反核派認為長期存儲的解決方案沒法建立，我也認為前景并不樂觀。我們生活在一個人口稠密的小島，經歷了一系列諸如地震的地質事件，而這些事件可能威脅存儲地點的穩定性。正如社會認可，我認為對于這個問題需要更多的考慮才能達成一致。我確信政府認識到了這一點，并且可以獲得適當的資金來解決高放射性廢料的問題。

    7. 福島核事故對日本核材料研究基金有怎樣的影響？

    我認為，自福島事故以后，日本一直處在一種“漂浮狀態”，當局也正在決定未來的發展路線。日本政府正投入大量的資金在那些明確提出提高核電系統安全性的項目上。我覺得日本政府給安全相關的項目提供資金是為了向公眾證明其對核安全的重視。同時，日本政府也是通過這些基金來維持現有的核研究基礎。然而，也有些重要領域的研究已經被暫停了，比如快（中子）增殖堆，但是我希望這只是暫時的。

    8. 您剛提到了快堆，那么您覺得第四代反應堆在日本的前景如何？

    相比于現在日本使用的輕水堆，快堆對于未來的核工程應用還是很重要的。這是因為快堆產生的核燃料比消耗的多，燃料的經濟性較高，產生的核廢物較少。日本政府對快堆的興趣已久，所以才開展了JOYO工程。然而，這個工程的花費遠遠超過了預期，而且沒有得到妥善的管理。反核者和偏愛輕水堆的人都覺得易燃的鈉冷堆很危險。政府暫停了快堆研究計劃，同時鼓勵JAEA提高他們的管理，因此日本的快堆研究計劃還是有希望上馬的。另一種選擇就是高溫氣冷堆。高溫氣冷堆具有高的熱容以及低的能量密度，這將減少熔堆的可能性。這些堆型也存在一些固有的操作上的挑戰，比如燃料快速燃燒導致的頻繁換料。

    9. 福島事故之后，日本民眾對核能的看法有所改變，那么日本的科學家對核能的看法有改變嗎？

    當然，有些科學家，他們曾經支持核電，對核電系統的安全有相當大的信心，但是現在也很懷疑核電的安全。鑒于福島核事故，很容易理解為什么這些科學家的觀點會改變。在我看來，我們首先必須承認核電潛在的危險，而且我們現在也沒有合適的體制和措施來合理處理像福島這樣的事故。然后，我們需要知道如何提高核電系統的安全性，如何通過實施措施來發現危險。這將有助于恢復對核電系統安全性的信心，我們必須確保在一些必要的領域有政府基金的支持。

    10. 日本在核材料領域培養了足夠多的年輕科學家嗎？

    從數量說，是的。但是，在大學里，接觸燃料材料幾乎是不可能的，這就導致一些研究生沒有處理放射性材料的經驗。我們的政府現在也在強調讓年輕的科學家處理像福島這樣的核事故的重要性。但是，在大學里，相關設備的損耗、有經驗員工的稀缺，這些都是問題。

    11. 日本未來的核電發展方向是什么？

    盡管新一代的反應堆存在一些問題，但是我依然相信它有發展前景。目前，世界正面臨一系列復雜的問題（二氧化碳的排放、經濟危機等等）。而日本也缺少可靠的、獨立的能源供給。政府正提倡廉價的核電，這對我國工業的盈利率也是非常重要的。但是對于日本的民眾來說，這并不比安全重要。在福島核事故之前，我們在廣泛的討論如何讓核電站延壽以及提高核燃料的燃耗，但是現在，安全是第一位的。現在關于先進核技術的基金都會將如何提高安全性考慮在內。

    12. 福島核事故給我們的啟示是什么？

    日本的民眾以及媒體討論更多的是跟福島有關的技術現狀，以及究竟哪出了問題。但是我認為，福島核事故引發了日本社會許多固有問題的討論。首先我們的社會是一個緊密聯系的整體，其次我們的社會具有很嚴格的制度。這些特征對于危險的評價評估未必有益。我們現在建立的核電監管機構將會很好的處理這些問題，為日本核電技術的發展創造一個健康的環境。

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責任編輯：王元

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