1 “中國(guó)綜合癥”衍生的麻煩

    當(dāng)初厄根(William Ergen)開(kāi)玩笑似地提出“中國(guó)綜合癥”的時(shí)候，沒(méi)有料到這個(gè)詞日后會(huì)火起來(lái)，而且還捅了一個(gè)“馬蜂窩”。

    1966年的厄根，是橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家，也是反應(yīng)堆安全方面的權(quán)威專家。這年夏天，在印第安納角(Indian Point)核電廠2號(hào)機(jī)組建造許可證的安全審查報(bào)告中，反應(yīng)堆安全咨詢委員會(huì)(ACRS)的審查專家向原委會(huì)提出了擔(dān)憂：反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)上的管道破裂，有可能導(dǎo)致堆芯熔化，熔融的堆芯甚至可能穿透安全殼底板進(jìn)入地下……

                                                         印第安納角核電廠

    作為反應(yīng)堆安全咨詢委員會(huì)的前成員，當(dāng)厄根得知這個(gè)信息后，便虛構(gòu)了“中國(guó)綜合癥”一詞，來(lái)指稱此類反應(yīng)堆嚴(yán)重事故的后果，盡管熔融堆芯抵達(dá)地球內(nèi)部的深度，距離美國(guó)另一端近萬(wàn)公里的中國(guó)差得相當(dāng)遠(yuǎn)。后來(lái)，也就是三里島核事故發(fā)生前，美國(guó)上映的好萊塢驚悚電影《中國(guó)綜合癥》，片名便由此而來(lái)。

    當(dāng)時(shí)，關(guān)于大型核電廠堆芯熔化后的物理效應(yīng)尚不明確，但如果大量放射性物質(zhì)釋放至環(huán)境的話，產(chǎn)生的輻射效可能是致命的。原委會(huì)的專家相信，只有在應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)失效的情況下，才會(huì)發(fā)生這樣可怕的情景。

    應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)是指在正常堆芯冷卻系統(tǒng)故障情況下，用以移除堆芯余熱的設(shè)備或部件，包括泵、閥門(mén)、熱交換器、水箱和管道等。作為重要的專設(shè)安全設(shè)施，應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著在事故情況下導(dǎo)出堆芯余熱的重任。

    應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)示意圖

    對(duì)于早先功率較小的反應(yīng)堆，安全專家們相信，即使冷卻劑喪失事故導(dǎo)致堆芯熔化，繼而熔穿了壓力容器，安全殼也能阻止放射性物質(zhì)大量釋放到環(huán)境中。然而，隨著核電廠反應(yīng)堆尺寸和功率的增大，他們擔(dān)心堆芯熔化事故可能導(dǎo)致安全殼破壞。這種擔(dān)心，主要源自兩個(gè)方面：一是更大的反應(yīng)堆將產(chǎn)生更多的衰變熱量，二是核電供應(yīng)商并沒(méi)有隨著反應(yīng)堆的增大而成比例地增加安全殼的尺寸。

    于是，1966年10月，原委會(huì)反應(yīng)堆監(jiān)管司司長(zhǎng)普萊斯(Harold Price)委托厄根成立一個(gè)專項(xiàng)工作組，研究堆芯熔化的問(wèn)題。工作組的成員來(lái)自西屋、通用等四大反應(yīng)堆供應(yīng)商以及國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。一年后，工作組向原委會(huì)提交了研究報(bào)告，隨后在1968年1月正式發(fā)布了《動(dòng)力反應(yīng)堆應(yīng)急冷卻咨詢工作組報(bào)告》（TID-24226）。

    厄根的研究報(bào)告，充分肯定了應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性，以及發(fā)生堆芯熔化事故的極低可能性。同時(shí)也認(rèn)為，在冷卻劑喪失事故情況下，如果應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障而不能執(zhí)行預(yù)定的安全功能的話，安全殼可能會(huì)遭到破壞。

    冷卻劑喪失事故示意圖

    厄根的研究報(bào)告，明確了堆芯熔化與安全殼完整性喪失之間的關(guān)聯(lián)性，第一次在官方渠道上公開(kāi)承認(rèn)，在冷卻劑喪失情況下安全殼可能會(huì)破壞。

    它成為反應(yīng)堆安全監(jiān)管史上的一個(gè)里程碑，使得核工業(yè)界從原先對(duì)安全殼的過(guò)度依賴，轉(zhuǎn)移到對(duì)堆芯熔化事故的預(yù)防上。在此之前，安全殼一直被視為阻止放射性釋放的最后一道獨(dú)立屏障，安全監(jiān)管的核心任務(wù)，是審查核電廠在最大可信事故情況下是否滿足劑量驗(yàn)收準(zhǔn)則；在此之后，保護(hù)公眾健康和安全的關(guān)鍵，則變成了如何避免足以危及安全殼完整性的堆芯熔化事故。

    預(yù)防堆芯熔化事故的關(guān)鍵，在于確保應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)可靠、有效。有意思的是，2011年日本福島核事故后，國(guó)際核安全界的焦點(diǎn)又從預(yù)防事故轉(zhuǎn)移到緩解事故后果上來(lái)，似乎走了一條螺旋式的循環(huán)之路。

    問(wèn)題是，關(guān)于應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)相當(dāng)有限。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其可靠性和有效性，便成為原委會(huì)安全研究的當(dāng)務(wù)之急。

    2、不成功的試驗(yàn)

    1967年，原委會(huì)投入大量財(cái)力，開(kāi)展反應(yīng)堆的安全研究，共涉及50多個(gè)研究項(xiàng)目和25個(gè)合同商。其中，很多項(xiàng)目在之前已經(jīng)啟動(dòng)了，比如橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的裂變產(chǎn)物行為研究、漢福特基地的安全殼完整性研究、愛(ài)達(dá)荷國(guó)家反應(yīng)堆試驗(yàn)站的反應(yīng)堆動(dòng)力學(xué)研究等。

    研究的重心，原委會(huì)放在一個(gè)叫作“流體喪失試驗(yàn)(LOFT)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)施上。其實(shí)，早在1963年，原委會(huì)就在國(guó)家反應(yīng)堆試驗(yàn)站啟動(dòng)了流體喪失試驗(yàn)項(xiàng)目，由美國(guó)菲利普斯石油公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。起先，研究目的是調(diào)查一個(gè)壓水堆系統(tǒng)在冷卻劑喪失事故情況下的事故序列與效應(yīng)，隨著“中國(guó)綜合癥”問(wèn)題的提出，原委會(huì)將研究目標(biāo)調(diào)整為測(cè)試應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)在冷卻劑喪失事故下的“真實(shí)”響應(yīng)情況。

    流體喪失試驗(yàn)項(xiàng)目是一個(gè)利用電加熱輸出熱功率50MW的設(shè)施，用以模擬壓水堆在冷卻劑喪失事故情況下的系統(tǒng)響應(yīng)。當(dāng)時(shí)，核工業(yè)界普遍不看好這個(gè)項(xiàng)目，認(rèn)為不應(yīng)該把研究資源放在假想的低概率事故，而應(yīng)放在幫助預(yù)防“真實(shí)”事故的試驗(yàn)上。

                                                      1969年建造中的LOFT設(shè)施

    推進(jìn)過(guò)程中，由于項(xiàng)目管理不善、設(shè)計(jì)目標(biāo)變更以及抽走資金等諸多原因，項(xiàng)目進(jìn)度嚴(yán)重滯后。進(jìn)入1970年代，由于越戰(zhàn)和大社會(huì)項(xiàng)目的開(kāi)支劇增，美國(guó)政府不得不大幅縮減其他項(xiàng)目的費(fèi)用。雪上加霜的是，原委會(huì)高層對(duì)快堆技術(shù)一直不死心，寄希望于有朝一日突破瓶頸，徹底解決核燃料供應(yīng)問(wèn)題，在總預(yù)算沒(méi)有增加的情況下，把經(jīng)費(fèi)向快堆研發(fā)傾斜，從而削減了輕水堆安全研究的費(fèi)用。

    無(wú)奈之下，原委會(huì)只得臨時(shí)變更項(xiàng)目承擔(dān)單位，由愛(ài)達(dá)荷核公司接手。從1970年末至1971年初，愛(ài)達(dá)荷核公司的研究人員在國(guó)家反應(yīng)堆試驗(yàn)站進(jìn)行了4次模擬試驗(yàn)：通過(guò)電加熱9英寸直徑的堆芯，來(lái)模擬一個(gè)144英寸的核電廠堆芯，先讓冷卻水流失，然后再注入應(yīng)急冷卻水。

    LOFT設(shè)施

    試驗(yàn)的結(jié)果，讓研究人員大跌眼鏡，應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)并不像設(shè)計(jì)預(yù)期的那樣工作。在失水事故情況下，壓力容器內(nèi)產(chǎn)生的高壓蒸汽阻止應(yīng)急冷卻水流入，90%的應(yīng)急冷卻水直接從破口流走了，根本沒(méi)有抵達(dá)堆芯！

    這樣的結(jié)果，讓原委會(huì)措手不及。為避免引起公眾恐慌，原委會(huì)高層要求對(duì)試驗(yàn)結(jié)果保密。隨后，普萊斯決定“快刀斬亂麻”，委托田納西州立大學(xué)教授、反應(yīng)堆安全咨詢委員會(huì)成員漢納爾(Stephen Hanauer)牽頭成立一個(gè)工作組，盡快起草一個(gè)輕水堆核電廠應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)應(yīng)滿足的驗(yàn)收準(zhǔn)則。

    漢納爾

    終究，紙包不住火，試驗(yàn)失敗的消息還是讓嗅覺(jué)靈敏的新聞媒體知曉了，很快在公眾層面?zhèn)鞑ラ_(kāi)來(lái)。1971年5月26日，《華盛頓郵報(bào)》在首頁(yè)刊登了流體喪失試驗(yàn)結(jié)果的報(bào)道。第二天，原委會(huì)不得不站出來(lái)澄清，強(qiáng)調(diào)這些試驗(yàn)并不是一個(gè)核電廠反應(yīng)堆的準(zhǔn)確模擬，不僅是尺寸、范圍和設(shè)計(jì)，還是冷卻劑的流道布置，都與真實(shí)的反應(yīng)堆差別很大。比如，真實(shí)的反應(yīng)堆利用2-4個(gè)環(huán)路來(lái)調(diào)整冷卻劑的流動(dòng)，而試驗(yàn)設(shè)施只用了一個(gè)環(huán)路。

    冷卻劑主管道雙端剪切斷裂剖面示意圖

    不過(guò)，這樣的澄清，在群情洶涌面前，顯得蒼白無(wú)力。

    3、曠日持久的聽(tīng)證會(huì)

    為了堵住大家的嘴，原委會(huì)在未充分征求業(yè)界意見(jiàn)的情況下，在6月19日草率宣布了應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)臨時(shí)驗(yàn)收準(zhǔn)則。它沒(méi)有詳細(xì)規(guī)定滿足準(zhǔn)則所需的方法，而是強(qiáng)制要求電力公司和核電供應(yīng)商設(shè)定一個(gè)反應(yīng)堆產(chǎn)生熱量的上限。換句話說(shuō)，等于強(qiáng)迫核電廠業(yè)主降低反應(yīng)堆峰值運(yùn)行溫度或功率。這對(duì)工業(yè)界而言不啻于晴天霹靂，一致反對(duì)。

    在新聞發(fā)布會(huì)上，普萊斯總結(jié)說(shuō)：“現(xiàn)有的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)并不存在根本性的缺陷，即將出臺(tái)的驗(yàn)收準(zhǔn)則只是進(jìn)一步反映了保守的工程判斷而已。雖然不能保證絕對(duì)安全，但這些準(zhǔn)則將確保應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)發(fā)揮正常，并保證堆芯溫度不會(huì)失控。”

    然而，臨時(shí)驗(yàn)收準(zhǔn)則并沒(méi)有平息輿論的風(fēng)波。媒體的報(bào)道，引發(fā)了公眾對(duì)原委會(huì)處理安全問(wèn)題的埋怨和質(zhì)疑，一些反對(duì)核電者甚至呼吁暫停新建并關(guān)停已運(yùn)行的11個(gè)核電廠。一個(gè)成立于1969年影響最大的反核團(tuán)體憂思科學(xué)家聯(lián)盟(UCS)，在7月發(fā)布了一個(gè)關(guān)于應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)的報(bào)告，尖銳地批評(píng)了原委會(huì)的立場(chǎng)。在媒體的大肆炒作下，這個(gè)報(bào)告獲得了廣泛的民意支持，甚至一些國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家也表達(dá)了類似的觀點(diǎn)。

    正所謂屋漏偏逢連夜雨，就在公眾和媒體連番拷問(wèn)之際，聯(lián)邦預(yù)算辦公室也站出來(lái)湊熱鬧，質(zhì)問(wèn)安全研究的錢(qián)花得值不值：既然給那些核電廠頒發(fā)了許可證，也就表明安全有保障，為什么還要開(kāi)展安全研究？既然應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)等關(guān)鍵安全問(wèn)題沒(méi)有得到徹底解決，那么原委會(huì)又是依據(jù)什么作出判斷并批準(zhǔn)建造許可的呢？

    面對(duì)各方的質(zhì)疑，原委會(huì)不得不在1972年1月決定，召開(kāi)公眾聽(tīng)證會(huì)來(lái)解決這個(gè)棘手的技術(shù)問(wèn)題。聽(tīng)證會(huì)一直持續(xù)到1973年12月才結(jié)束，在前后23個(gè)月的時(shí)間里合計(jì)進(jìn)行了125天，在美國(guó)立法史上都是罕見(jiàn)的，整個(gè)會(huì)議形成的記錄厚達(dá)22000頁(yè)！這次聽(tīng)證會(huì)也開(kāi)創(chuàng)了核安全領(lǐng)域信息公開(kāi)與公眾參與的先河，政府官員、企業(yè)代表、技術(shù)專家、反核團(tuán)體和一般公眾等不同群體廣泛參與進(jìn)來(lái)，圍繞應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)問(wèn)題展開(kāi)了激烈的辯論與交鋒。

    聽(tīng)證會(huì)期間，關(guān)于應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)的第二批試驗(yàn)在1973年完成了。在這組被稱為11/2半尺寸的試驗(yàn)里，模擬的反應(yīng)堆上沒(méi)有破口環(huán)路的尺寸被增加至已有破口環(huán)路的1/2，應(yīng)急冷卻水通過(guò)未破的環(huán)路注入，正如實(shí)際的擁有2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)環(huán)路核電廠中的應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)那樣。幸運(yùn)的是，這一次，在所有的試驗(yàn)中，模擬的堆芯均冷卻成功，而蒸汽則如計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)的那樣，從破口的環(huán)路流失。

    LOFT系統(tǒng)示意圖

    聽(tīng)證會(huì)結(jié)束后，原委會(huì)對(duì)臨時(shí)驗(yàn)收準(zhǔn)則進(jìn)行了一些小的但卻重要的修改，最終于1974年1月4日頒布了聯(lián)邦法規(guī)10 CFR 50.46《輕水堆核電廠應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)驗(yàn)收準(zhǔn)則》及其配套的10 CFR 50附錄K《應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)的評(píng)價(jià)模型》，總算給這場(chǎng)全民參與的爭(zhēng)論劃上了一個(gè)句號(hào)。

    法規(guī)規(guī)定了輕水堆核電廠在冷卻劑喪失事故下須滿足的最終驗(yàn)收準(zhǔn)則，主要包括以下5條：

    （1）燃料包殼最高溫度不得超過(guò)1204℃，以防止鋯水反應(yīng)激化；

    （2）燃料包殼的最大氧化量不得超過(guò)反應(yīng)前包殼總厚度的17%，以防止過(guò)量氧化導(dǎo)致包殼機(jī)械強(qiáng)度不足而破裂；

    （3）燃料包殼殼氧化最大產(chǎn)氫量不得超過(guò)假設(shè)所有鋯均與水反應(yīng)所釋氫氣總量的1%。，以限制安全殼內(nèi)氫爆的危險(xiǎn)；

    （4）堆芯必須保持可冷卻的幾何形狀；

    （5）反應(yīng)堆具有保證事故后排出衰變熱的長(zhǎng)期冷卻能力。

    1971～1974年，原委會(huì)組織對(duì)所有在運(yùn)核電廠的應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了追溯性安全審查，部分核電廠不得不采取升級(jí)改造或降功率的措施，才能滿足法規(guī)要求。1974年10月31日，由于不滿足應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)最終驗(yàn)收準(zhǔn)則，從1962年開(kāi)始運(yùn)行的印第安納角核電廠1號(hào)機(jī)組被迫關(guān)閉，并在1976年從堆芯卸出了所有的燃料元件，成為最大的“犧牲品”。

    受傷的又何止印第安納角核電廠一家。這場(chǎng)史上持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、公眾參與力度最大的核安全爭(zhēng)議，導(dǎo)致原委會(huì)的信用徹底破產(chǎn)，公眾對(duì)其擔(dān)負(fù)的促進(jìn)和監(jiān)管核能的雙重角色進(jìn)行了猛烈的抨擊。正如一位批評(píng)者所言，“讓原委會(huì)監(jiān)管核安全，如同讓狐貍保護(hù)雞舍一樣”。

    等待它的，是被分拆的命運(yùn)。