在全球核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史上,人類遭遇過多次核安全事故的打擊;2011 年發(fā)生的日本福島核安全事故影響余波猶存。雖然時間已經(jīng)過去五年,但總結(jié)和反思仍有較大的鏡鑒價值。
導(dǎo)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(shù)工業(yè)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心--“核測控技術(shù)開發(fā)分中心”主任庹先國說,核電站的選址是非常關(guān)鍵的,重要的一點是要盡可能遠離地震活動帶和易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境;由于日本國土狹窄,本身就處在環(huán)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(jīng)濟利益的考慮,日本仍然建設(shè)了大量核電站。日本早期核電站設(shè)計抗震標(biāo)準為里氏 6.5級,在 2006 年日本修改了核電站抗震標(biāo)準,將這一標(biāo)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(biāo)準的核電站造成損害也就不足為奇了。
二是超役工作,設(shè)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(jīng)服役40 年,出現(xiàn)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(xiàn)腐蝕等。但當(dāng)?shù)夭]有關(guān)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(shè)備老化所致。從這次事故發(fā)生后出現(xiàn)閥門失靈等現(xiàn)象分析也能證實這一點。
三是建成時間早,技術(shù)落后,抗風(fēng)險程度相對較弱。
據(jù)庹先國介紹,福島核電站使用的是老式單層循環(huán)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(qū)動汽輪機產(chǎn)生電流,蒸汽冷卻后再次回復(fù)液態(tài),再把這些水送回核燃料處進行加熱。 蒸汽壓力鍋內(nèi)的溫度通常大約是攝氏200多度,一旦發(fā)生故障,蒸汽里就帶有輻射性物質(zhì)沸水反應(yīng)堆。專業(yè)人士強調(diào),日本這樣地震頻繁的國家使用這樣的結(jié)構(gòu)非常不合理。一旦出現(xiàn)冷卻系統(tǒng)故障,即使停堆,反應(yīng)堆的溫度也會快速升高,進而會發(fā)展到燃料熔化等事故發(fā)生。
四是“萬一”情況考慮不夠,安全冗余設(shè)施不給力。
庹先國說,目前核電廠應(yīng)急救援措施在設(shè)計的時候就已經(jīng)考慮了十分周全,一般會有相當(dāng)比例的設(shè)施和設(shè)備就是為了安全冗余度而考慮的,也就是我們常說的出現(xiàn)“萬一”災(zāi)害情況時才可能用到的這些安全備用設(shè)備和設(shè)施,其中大部分這樣的設(shè)施和設(shè)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(fā)生后,首先是外部電網(wǎng)斷電,繼而發(fā)動機組出現(xiàn)故障,閥門又失靈等等,這些原因出現(xiàn)可能是因為地震級數(shù)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(jù)三位日本核電專家公開發(fā)表的文章和接受的訪談,結(jié)合前期國務(wù)院發(fā)展研究中心研究員王亦楠新近發(fā)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(xiàn)他們的觀點,筆者除了將這十大反思加以小標(biāo)題概括以便于閱讀外,其他內(nèi)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(shè)計不等于“絕對安全”的核電工程
“工程現(xiàn)場‘有真功夫的師傅’實在太少了。不管核電設(shè)計有多完美,實際施工卻無法做到與原設(shè)計一模一樣。核電的藍圖,總是以技術(shù)頂尖的工人為絕對前提,做出不容一絲差錯的完美設(shè)計,但卻從來沒人討論過,我們的現(xiàn)場人員到底有沒有這種能耐……日本的核電廠設(shè)計優(yōu)良,有二重、三重保護,若發(fā)生什么事故就會自動停止、絕對安全--這都是僅止于設(shè)計階段的理論,接下來的施工、建廠才是大問題。”
“1991 年 2 月發(fā)生在關(guān)西電力美濱核電廠的喉管斷裂事故, 日本傲人的多重防衛(wèi)系統(tǒng)一道接著一道失效, 只差0.7 秒,切爾諾貝利事故就要重現(xiàn)于世了……最后調(diào)查時發(fā)現(xiàn),是施工上的失誤。 當(dāng)初建設(shè)時根本沒按照原設(shè)計施工, 太長的就切掉,太短的就硬拉,這些設(shè)計師意料不到的事情,卻在施工現(xiàn)場理所當(dāng)然地發(fā)生,也導(dǎo)致核電事故層出不窮。3 路 11 福島核災(zāi)難發(fā)生,證明核電設(shè)計時認為‘只要有多套備用系統(tǒng)就一定安全’的思考根本不管用,有可能全部系統(tǒng)都同時損壞而無法產(chǎn)生功能……理想中的安全機制在現(xiàn)實中完全失效……至今的安全設(shè)計都經(jīng)不起現(xiàn)實的考驗……即使緊急柴油發(fā)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(nèi)也可能進不來,也還是會發(fā)生爐心熔毀等核災(zāi)難……想要真正維持核電安全的核電廠根本設(shè)計不出來,尤其是無法設(shè)計出商業(yè)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(wǎng)絡(luò)
核電廠內(nèi)部有交織如網(wǎng)、總長度達數(shù)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(dǎo)致核電廠整體發(fā)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(tài)。這些配管僅被金屬零件支架固定于墻上。核電運轉(zhuǎn)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(tài)。“”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(fù)雜配管,肯定經(jīng)不起這種復(fù)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(zé)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(zhì)很好,剎車很好、剎車踏板更好,但就算這些東西再好,如果內(nèi)部的油管爆裂了,請問它還能發(fā)揮功效嗎?原子爐也是一樣……最好的證據(jù)就是發(fā)生在五年前的關(guān)西電力美濱核電廠事故。才兩厘米的蒸汽生產(chǎn)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(tǒng)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(xiàn)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(diào)整。這次福島核災(zāi)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(fù)雜的工作都還是要靠’人‘去接近高濃度輻射污染的現(xiàn)場才能做。”
“核電廠插入燃料棒后,只消運轉(zhuǎn)一次,內(nèi)部就充滿放射性物質(zhì)……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(yè)品質(zhì)……就拿最基本的鎖螺絲為例:我在作業(yè)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(qū)……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(huán)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(qū)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(jié)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(jiān)管--沒有足夠的工程經(jīng)驗難以勝任
“監(jiān)督系統(tǒng)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(jiān)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(zé)在新廠運轉(zhuǎn)前或舊廠定期安檢后,發(fā)出運轉(zhuǎn)許可。我之前雖然知道這些官員們并沒有什么專業(yè)素養(yǎng),但卻在某個場合知道了更驚人的事實……一位自稱科學(xué)技術(shù)廳的官員當(dāng)場告白,’我們部門的人員害怕去核電現(xiàn)場檢查會遭遇輻射,所以從不派自己人去現(xiàn)場檢查,總是找些農(nóng)業(yè)部的職員去監(jiān)督。昨天在教人養(yǎng)蠶、 養(yǎng)魚的人, 隔天就被派去當(dāng)核電檢查官了‘ ……這些由’核電門外漢‘發(fā)出運轉(zhuǎn)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(xié)會‘的單位……都是從經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省退休下來的官員。他們都來自核電之外的領(lǐng)域,卻擁有檢查核電所有工程的權(quán)限……他們根本不懂檢查,卻擁有莫大權(quán)限,所謂的檢查,只不過是去現(xiàn)場看看罷了!而協(xié)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(fā)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(guān)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(guān)閉停產(chǎn)的工廠的話,那大概就是核電廠了。因為核反應(yīng)堆只要一開始運行,這個持續(xù)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(chǎn)、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(xù)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(zhuǎn)十年就要關(guān)廠。但是在 1981 年福島核電廠一號機組運轉(zhuǎn)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(shù)倍的金錢,也無法避免大量的輻射。原子爐下方的高污染區(qū),每人一天只能待數(shù)十秒,這該怎么進行作業(yè)呢?拆除方法在會議桌上怎么談都行,但實際執(zhí)行作業(yè)的是工人,他們將遭受大量輻射。因此,如果廠內(nèi)的輻射不降到零,拆廠是不可能的……日本國內(nèi)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(xù)運轉(zhuǎn)下去,真是令人擔(dān)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(zhuǎn)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(yè),也可能因為放射能而短路。世界上許多先進國家’關(guān)閉‘核電廠,只是把發(fā)電機關(guān)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(nèi)部的機件生銹、造成輻射外泄,就算不再發(fā)電,也必須把水導(dǎo)入循環(huán)系統(tǒng),維持機械運轉(zhuǎn)。
當(dāng)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(yè)必須持續(xù)到核電內(nèi)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(zhuǎn)后,每天都會不斷地產(chǎn)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(zhì)。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(xiàn)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(yù)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(xù)散發(fā)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(xiàn)高達數(shù)萬噸的放射性廢材。我們連一般的產(chǎn)業(yè)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(fā)生任何核事故
“核電廠大多在冬季進行保養(yǎng),幾十噸的放射性廢水會直接排入大海,而在平時正常運轉(zhuǎn)時,也會有每分鐘數(shù)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(huán)境影響漠不關(guān)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(xù)遭到輻射污染。”
“經(jīng)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(fā)電時不會產(chǎn)生二氧化碳,但從發(fā)電所有的連串過程中檢視,不但排放的二氧化碳相當(dāng)多,甚至是一種熱效能相當(dāng)?shù)偷陌l(fā)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(dāng)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(jié)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(shù)量,都是難以估計的龐大,我們等于在蓋一座不管是建設(shè)或維護都需花費巨資的二氧化碳產(chǎn)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(zāi)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(xù)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(jīng)爆滿,日本各核電廠用過的核燃料已經(jīng)無法再運過去,只能在廠區(qū)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(fā)生臨界現(xiàn)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(fēng)險,或單純只是在冷卻池旁邊有作業(yè)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(yīng),池里的燃料棒密度越高,發(fā)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(fā)生核反應(yīng),所以池內(nèi)外都沒有能阻止核反應(yīng)設(shè)備,一旦發(fā)生核反應(yīng),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(zāi)難應(yīng)變計劃又是如何?政府的緊急疏散區(qū)域不過是核電廠的半徑八公里或十公里,除此之外的區(qū)域就無須應(yīng)變嗎?這實在是把國民當(dāng)傻瓜的愚民政策。政府應(yīng)看清現(xiàn)實,如果要運轉(zhuǎn)核電廠,就應(yīng)向國民發(fā)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(wù)告知國民,核災(zāi)發(fā)生時要如何應(yīng)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(shù)倍,但日本的規(guī)定卻不分大人小孩,只要不到 50 毫西弗,孩子們就必須持續(xù)待在輻射環(huán)境下……(福島核災(zāi)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(xiàn)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(qū)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(zāi)
“這次福島核災(zāi)難距離上次切爾諾貝利核災(zāi)難有 25 年,下次此類大規(guī)模核災(zāi)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(shè)計初期可能假定要用 30 或 40 年,但事實運轉(zhuǎn)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(jīng)把鋼鐵內(nèi)部的結(jié)晶脆弱化, 所以要診斷原子爐的壽命非常困難。 關(guān)于原子爐,無法知道的事太多,沒人知道里面發(fā)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(chǎn)業(yè)所沒有的現(xiàn)象。”
“人類研究核能幾十年來都是只想維持核反應(yīng)而已,卻不管核反應(yīng)之后還會產(chǎn)生其他的副作用,像是燃料棒里鈾 238本身不反應(yīng),卻會吸收核反應(yīng)時產(chǎn)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(xué)原子能的 60 年代沒人注意到,而現(xiàn)在即使注意到,也還是無法解決的致命問題。”
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