來源:南方人物周刊 發(fā)布日期:2010-06-28
核電站安全嗎?
在核電界, 已經(jīng)建立起了一種核電廠特有的企業(yè)文化——無論哪個環(huán)節(jié)、哪個人出何種程度的安全事故, 絕不追究責任, 而是鼓勵及時報告, 再由管理者向政府主管部門和公眾通報,決不隱瞞
在1997年的一部紀錄片《前線》里,很多普通民眾寫下他們從“核能”聯(lián)想到的東西,關鍵詞包括:災難、煩惱、厭惡、危險,以及輻射……而世界上最著名的核電廠安全檢查員——《辛普森一家》中的荷馬·辛普森的說法則是:“仁慈而萬能的上帝,感謝你賜予我們核能——世界上最清潔的能源,僅次于太陽能。當然了,太陽能只是那些自以為是的家伙癡人說夢罷了。阿門!”
上世紀初,愛因斯坦提出了E=mc2,之后由這個簡潔公式所揭示的原子中的巨大能量逐漸變成了現(xiàn)實。1942年12月2日15點20分,在芝加哥大學西操場上,物理學家費米啟動了世界上第一座可控原子反應堆。1954年6月27日,前蘇聯(lián)在奧布寧斯克建成世界第一座電功率5MW試驗電廠。不管人類是否愿意、有沒有做好準備,清潔的、綠色的,但又讓人歡喜讓人憂的核能登場了。
廣島和長崎首先讓世人見識到核彈的巨大威力,而切爾諾貝利的核災難,又讓更多人的眉頭緊鎖。因此,當大亞灣核電站二號機組反應堆中的一根燃料棒包殼出現(xiàn)微小裂紋的消息傳出后,又有人開始談“核”色變——而這更多的是因為許多人對核的不了解和混淆。
核電站會像原子彈那樣爆炸嗎?
提到核能,避不開的一個物理概念是“鏈式反應”。某些原子核可以分裂,并產(chǎn)生巨大的能量,即所謂的核裂變。比如鈾235(鈾同位素中的一種),只需要用一個中子輕柔地打它一下,它就可以發(fā)生分裂,分裂成兩個或多個原子核,產(chǎn)生巨大能量。除此之外,本次分裂還會再產(chǎn)生更多個中子,比如兩個,這兩個中子如果打到了附近的兩個鈾核,這兩個鈾核會繼續(xù)分裂并產(chǎn)生4個中子,接著是8、16、32……產(chǎn)生成級數(shù)增加的中子和相應的伴隨有大量能量釋放的核裂變,這就是鏈式反應。
鏈式反應一經(jīng)觸發(fā),勢不可擋。百萬分之一秒內,中子倍增的過程可以發(fā)生81次,引起2后面跟24個零那么多的鈾核發(fā)生分裂。這個數(shù)目剛好是在廣島爆炸的那顆原子彈中發(fā)生分裂的鈾核數(shù)目,在那個百萬分之一秒中,被釋放的能量相當于1300噸TNT。
核彈通過中子的倍增使得整個裂變在極短的時間內發(fā)生,但核電廠的反應堆則剛好相反。在反應堆中只有持續(xù)的鏈式反應,而沒有倍增過程——在反應堆中,裂變釋放2或3個中子,但平均只有一個中子會打擊某個核,觸發(fā)一次新的裂變,所以反應不會加速。能量以不變的速率釋放出來,將水加熱,產(chǎn)生蒸汽;蒸汽驅動汽輪機,汽輪機驅動發(fā)電機,產(chǎn)生電能——除了燃料不同,核電廠做的事情跟火力發(fā)電廠也差不了許多。
那么,如果反應堆的鏈式反應失控,會發(fā)生什么事情?每個核反應堆都是一顆隨時可能爆炸的核彈嗎?我們是不是在靠反應堆操作者的警惕來避免那種爆炸呢?
事實上,核反應堆是不可能像原子彈那樣爆炸的。這個結論的原因很簡單:核反應堆的燃料鈾不純,它們沒有能力產(chǎn)生原子彈式的爆炸。
雖然核彈和核反應堆都是以鈾為原料,但兩者對純度的要求截然不同。從地下挖出來的天然鈾含99.3%的鈾238和只有0.7%的鈾235,而只有后者才是能夠發(fā)生鏈式反應的鈾。生產(chǎn)核彈時,你需要付出昂貴的代價去除雜質鈾238,要求鈾235的純度在90%以上,而反應堆中一般只需要稍微3%左右提純的鈾,正如烈度白酒可以點燃,啤酒卻不能點燃的道理一樣,反應堆即使失控,也不會像原子彈那樣爆炸。
放心!核電廠很安全
核泄漏事故是核電廠的噩夢。
現(xiàn)代的壓水堆核電廠的反應堆中,有很完善的措施保證放射性物質不會外泄。核反應發(fā)生在一個鋯合金的包殼內,鋯合金外面流動著一回路的冷卻水,因為這些水幾乎直接跟核反應的核心部分接觸,有一定放射性,我們并不利用這些水直接發(fā)電。在蒸汽發(fā)生器中,直接接觸反應核心的一回路水與二回路水發(fā)生熱交換,產(chǎn)生蒸汽,推動汽輪機發(fā)電。在發(fā)電機內做完功的蒸汽被外界冷的海水冷卻成水。
而據(jù)官方消息:“5月23日,大亞灣核電站二號機組監(jiān)測發(fā)現(xiàn)一回路放射性水平異常上升……初步判斷有一根燃料棒的包殼可能存在微小裂縫?!憋@然,這種情況下,核泄漏還沒有發(fā)生。因為在設計上,一回路的冷卻水與外界完全隔離,且一回路與燃料之外還有個鋼筋混凝土安全殼。
資料顯示,在這些安全屏障的保護下,發(fā)生嚴重的核事故的幾率極低,從概率上來講,一個反應堆大約運行100000年才可能有一次,而新建的第三代機組發(fā)生頻率還要低。
不發(fā)生事故的情況下,核電廠附近的日常輻射有多少?根據(jù)一位核電廠內部人士介紹,電廠員工平均每年接受的來自核電機組的輻射量比環(huán)境本底的輻射小得多;而周圍居民接受的來自核電廠的輻射更是微乎其微,一般每年在0.01毫希沃特以下,相當于每年增加了5天的環(huán)境本底外照射——在我們生活的環(huán)境里,放射性無處不在,比如,我們喝的酒就有放射性,人本身也有放射性,就算死后也有,這也是考古學上可以通過測量骨頭里碳的放射性的減少來推斷死亡時間的依據(jù)。
當記者問:有沒有安全感?一位在華東某核電廠工作的年輕人的回答是:“這個問題對于我這樣專業(yè)的人員來說可以不用問?!薄澳阋滥壳叭澜绻灿?00多個核電機組,平均每個機組運行了30年,所有核電廠的工作人員是以萬計,周圍的公眾是以千萬計,他們由于核電廠的運行而增加的風險是微乎其微的?!薄昂穗姀S比幾乎所有的工業(yè)都要安全。核電廠周圍的輻射量,甚至比一般的火電廠要小得多。”而另一位研究核能的專家則指出,“除了核廢料的處理尚是個小麻煩,現(xiàn)代的核電站幾乎不用擔心安全性問題?!?/P>
我們?yōu)槭裁春ε路派湫裕?/STRONG>
既然如此安全,我們?yōu)槭裁春ε路派湫阅??去?月,河南杞縣的居民曾因為謠傳中的鈷-60爆炸而紛紛逃離。很顯然,這次大亞灣核電站的“微小泄露”風波,又剛好觸動了我們敏感的神經(jīng)。
對放射性的恐慌并非中國獨有,也許,它是一種人類的共性。人類害怕未知,且天性對負面信息更敏感,這也就注定了,我們面對放射性時的恐慌。加州伯克利大學的物理學教授R·A·穆勒曾在一本書中指出:這也許是榮格說過的“種族記憶”的新例子——我們害怕看不見的危險,最初也許只是怕那些潛伏的捕食者或敵人。
那么,如何消除公眾這種恐慌呢?一篇對法國核安全局副局長采訪的舊文中說,“法國的核安全局每年都要發(fā)表一次長達400多頁的年報,披露各種情況,包括核設施檢查中發(fā)現(xiàn)的隱患?!眱H在2004年年報中,就披露了核電站存在的100項安全隱患,其中,很多隱患都是安全級別很低的,并且很快就可以得到解決的。他們還會經(jīng)常舉行新聞發(fā)布會,與媒體溝通,向社會釋疑。
其實,在世界的核電廠,已經(jīng)建立起了一種特有的企業(yè)文化——無論哪個環(huán)節(jié)、哪個人出何種程度的安全事故,絕不追究責任,而是鼓勵及時報告,再由管理者向政府主管部門和公眾通報,決不隱瞞。
目前,法國是世界上核電比例最高的國家,其核電占總發(fā)電量的比例達到85%以上,這個數(shù)字的世界平均水平是17%-18%,而在中國,這個比例約為2%。
對于本次大亞灣事件,一位不愿意透露姓名的核電行業(yè)相關人士則告訴記者,這次中廣核的處理其實是及時而規(guī)范的:他們檢測到第一回路的冷卻水輻射異常后,馬上采取了行動,在很短的時間內找到了原因,使問題得以控制和解決,并及時上報給了國家核安全局。
因此,倒不必太為放射性擔憂,在物理學專家圈子里,一個公認的事實是:在廣島被原子彈殺死的人中,死于輻射引起的癌癥的人,不到2%。
核安全文化的變遷
時至今日,美國的核管會(NRC)在對第四代核電站技術進行安全評估時,“幾乎假設倒霉的操作員把所有能犯的錯誤都犯了一遍,同時還趕上天災(地震或海嘯)”
人類在利用核能的道路上并不是一帆風順的。上世紀70年代之前,核電站在設計上采用和采取了許多設備和措施以防止事故的發(fā)生及限制事故的后果。但設計的前提是認為所有的意外均在設計考慮中,成熟而理性的操作員按照規(guī)程正確操作,從而保證安全。但是,兩次核泄漏事故改變了這一觀念:經(jīng)過三哩島事故,人們認識到出現(xiàn)操作員誤操作的可能性;而通過切爾諾貝利事故,則進一步認識到,緊急情況下,核安全文化對一個核電站的決定性作用。
三哩島事故
1979年3月29日,在美國賓夕法尼亞州哈里斯堡附近的三哩島,一個核反應堆出事了。先是因為向反應堆灌注冷卻水的管道爆裂,而備用管道的一個管件閥門又不小心關閉了。雖然控制棒已中斷了鏈式反應,但裂變碎片衰變的能量仍在繼續(xù)加熱著堆芯,此時,一位操作員誤以為反應堆灌滿了水,關閉了堆芯緊急冷卻系統(tǒng)。堆芯開始過熱,燃料包殼和構建都熔化為液體;之后,雖然裝載燃料的壓力容器沒有熔化,但仍有部分有放射性的一回路冷卻劑漏進了安全殼,這使得安全殼內充滿了強放射性的混合物。就這樣,在三哩島事故中,1/3的堆芯出現(xiàn)損壞,并發(fā)生了部分放射性泄漏到環(huán)境的事故。
三哩島事故后,附近的很多居民買來蓋革計數(shù)器測量當?shù)氐姆派湫裕l(fā)現(xiàn)當?shù)氐姆派湫员热珖骄礁呒s30%。這個發(fā)現(xiàn)引起巨大的關注,卻也令專家們疑惑,因為核電站釋放的放射性遠低于那個數(shù)字。最后發(fā)現(xiàn),高劑量是當?shù)氐膮^(qū)域性特征,早在事故之前就這樣了,它來自當?shù)赝寥览锏碾?。而?jù)科學家們預計,對生活在三哩島附近的5萬人來說,當時的核泄漏只能殺死60人。但這些并不能阻止當?shù)鼐用竦目只?,三哩島事故30周年時,仍有居住在附近的人撰寫紀念文章,表示:“不管科學家怎么說,也不論政客們是如何向媒體解釋,我都要告訴大家,三哩島附近的城鎮(zhèn)中的癌癥發(fā)病率奇高。比世界上任何一個地方都高(切爾諾貝利地區(qū)除外)?!?/P>
三哩島事故極大地影響了公眾對核能的看法,在此之前的能源危機后,西方主要工業(yè)國家紛紛把核能作為化石能源的替代品,正是核能的黃金時代。事故后,曾經(jīng)在美國蓬勃發(fā)展的核電行業(yè)中止了。沒有新的核電項目,甚至很多原計劃兩年后開工的項目都終止了。三哩島事故后長達30年的時間,美國沒有建設或投產(chǎn)過一臺核電機組,作為世界核供貨商龍頭老大的西屋公司,民用核設施生產(chǎn)幾乎沒有了訂單。甚至有人認為,正是從三哩島事故開始,世界核電發(fā)展開始步入近30年的蕭條期。
但這次事故也使業(yè)界更注重儀器操作平臺的研究,以減少人為因素的失誤,并以更苛刻的標準重新評價核電站對公眾的潛在風險。時至今日,美國的核管會(NRC)在對第四代核電站技術進行安全評估時,“幾乎假設倒霉的操作員把所有能犯的錯誤都犯了一遍,同時還趕上天災(地震或海嘯)。”
三哩島事故當時在美國引起的恐慌,還與當時剛剛放映過的電影《中國綜合癥》有關。這部簡·方達主演的電影講述一位女記者偶然拍到某核電站控制室發(fā)生了名為“中國綜合癥”的故障,而核電站則繼續(xù)在事故隱患沒有完全排除下發(fā)電……這種中國綜合癥的故障,幾乎與三哩島的事故完全類似:急救的堆芯冷卻系統(tǒng)失靈了,燃料將繼續(xù)被輻射熱熔化,這些熱量也會熔化包含燃料的容器,炙熱的液態(tài)燃料將在鋼容器的底部聚集。要命的是,電影設置的場景顯示:液態(tài)燃料仍會繼續(xù)變熱,它們會熔穿反應容器,破壞容器建筑的混凝土基底,穿過地殼一直向下,“直到地球另一面的中國”。
然而,會不會出現(xiàn)中國綜合癥中的情況,核電站在故障隱患未完全排除的情況下繼續(xù)發(fā)電?一座百萬千瓦級的核電廠,其投資一般在幾百億人民幣,建設周期一般要4-5年甚至更長,運行周期一般在40-60年,一般10-15年可以收回投資,從資本增值的角度考慮,讓它們“帶病堅持工作”,也不是個好主意。
切爾諾貝利的災難
1986年4月26日,有史以來最嚴重的核反應堆事故,在前蘇聯(lián)烏克蘭切爾諾貝利村附近發(fā)生。當時,在4號反應堆進行的一個為測試反應堆安全性而設計的實驗中,鏈式反應變得越來越失控。部分是因為操作員的失誤,部分是因為拙劣的設計。反應堆的熱量使冷卻水爆炸式沸騰,炸開了反應堆的包圍容器。反應堆中用作緩和劑的碳開始燃燒,堆芯中的放射性物質被煙攜帶,擴散到了反應堆外,造成了周圍地區(qū)嚴重的放射性污染。事故導致了31人當場死亡,而據(jù)聯(lián)合國的估計,這次事故還導致額外的4000人死于癌變。事故發(fā)生后,輻射塵甚至飄散到了歐洲的大部分地區(qū),因此,意大利規(guī)定部分農(nóng)作物禁止食用,例如蘑菇。
切爾諾貝利核電站事故后,國際原子能機構(IAEA)通過對事故的分析和討論,確認事故源于一系列人因失誤——有意識違反操作規(guī)程:為完成汽輪機試驗不顧反應堆將進入不穩(wěn)定狀態(tài),眼看要發(fā)生事故還想把試驗做完,最終釀成了一場人為的核災難。
1986年IAEA國際核安全咨詢組提交的《關于切爾諾貝利核電廠事故后審評會議的總結報告》中提出了“核安全文化”概念,并在進一步的報告《安全文化》中明確了此概念,即“安全文化是存在于單位和個人中的種種特性和態(tài)度的總和,它建立一種超出一切之上的觀念,即核電站的安全問題由于它的重要性要保證得到應有的重視”?!鞍踩幕边@一術語的內涵十分豐富,其含義的本質是在核電廠內營造一種氣氛,通過管理工作的不斷努力,使核電廠整個集體和每個人都處在一個重視并嚴格貫徹各項安全要求的環(huán)境中。核安全工作不僅僅是安全工程師的事,也是直接或間接地與每一個員工密切相關的工作。安全文化的培育,必須從高層做起。對于核電廠廠長來說,培養(yǎng)安全文化是第一位重要的工作任務。
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