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日本核泄漏预警世界核安全
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受3月11日强烈地震影响,日本福岛县的福岛第一核电站发生放射性物质泄漏。鉴于已有反应堆受损、工厂内部人员遭受严重辐射,截止到3月16日,日本政府已将本次核泄漏初步定为4级核事故。
3月15日,在日本大阪,一名女士观看报纸上关于福岛第一核电站的报道。东京电力公司当日说,福岛第一核电站3号机组反应堆上方有白色蒸汽冒出,4号机组出现爆炸并发生火情。日本首相菅直人指示,居民避难半径从第一核电站周边20公里扩至30公里。新华社/共同社
地震引发的海啸怎么使得本应有相当抗震能力的核电站出现核泄漏?日本这一地震多发国是否存在核泄漏的相对必然性?全球对核电站的预警和管理体制有无可供借鉴的经验?
这一系列问题已经成为了除了抗震救灾之外全世界最为关心的焦点,本报记者采访了业内人士和相关的专家,希望能为读者做出专业客观的解读。
日本核电站安全性大灾面前硬伤多
技术缺陷、设备老化、选址不科学等因素是此次日本核泄漏事故不断发酵的原因。
福岛第一核电厂1号反应炉1971年开始运转,运行时间将近40年,严重老化。据悉,日本很多核电设备不少已是“超期服役”,使用寿命接近或超过25至30年的最长年限。据日本媒体报道,今年2月7日,东京电力公司完成了对于福岛第一核电站1号机组的分析报告,报告称机组已经服役40年,出现了一系列老化迹象,包括反应堆压力容器的中性子脆化、热交换区气体废弃物处理系统出现腐蚀等。
抗震标准老化也为事故埋下了隐患。日本早期核电站设计抗震标准为里氏6.5级。2006年日本修改了核电站抗震标准,将这一标准提高到抗震能力最大为里氏7.0级。但目前日本国内55座核电站中,只有静冈县的滨冈核电站达到了最新抗震标准。据东京电力公司文件显示,对第一和第二核电站的地震测试假设,最高只有7.9级,换言之,该核电站的安全设计水平,远未达到抵御9级地震的标准。
无独有偶,美国也正面临核电站设备老化的问题。1979年美国爆发宾夕法尼亚州三哩岛核能发电厂反应堆炉心熔毁事故后,美国核能发展陷入停顿,有超过25年没有申请兴建新的核电站。目前运行的核电设施也已步入中老年。俄罗斯国营核能控股公司Rosatom发言人表示,未来一段时间可能会引发核能老旧设备汰换潮。
有分析人士认为,福岛第一核电站1号机组的备用电源完全失灵是因为它在海啸中被海水浇到,这种依靠电动控制技术在此次海啸面前缺点一览无遗。目前尚在运行的福岛第一、第二核电站共计七组核发电机组中,除第二核电站3号机组以外,其余六组反应堆冷却水的温度都已经高达100度以上。输送冷却水的管道因遭到海啸袭击而无法作业,因此必须对其进行清洗或更换,以重新投入使用。此事故原因被许多业内专家解读为是二代核电站技术的不足所致。我国普遍的“非能动”安全系统的第三代核电技术更为安全。
国家核电技术公司上海核工程设计研究院院长郑明光对《经济参考报》记者表示,中国在建核电站采用“非能动”安全系统的第三代核电技术,比日本福岛核电站的二代技术更安全,不存在启用备用电源带动冷却水循环散热的问题。
所谓“三代”技术,是指美国西屋公司开发的AP1000核电技术以及法国阿海珐公司开发的EPR核电技术。郑明光介绍说,日本受影响核电站采用的是二代核电技术,最大问题就在于遇紧急情况停堆后,须启用备用电源带动冷却水循环散热。中国正在沿海建设并将向内陆推广的第三代AP1000核电技术则不存在这个问题,因其采用“非能动”安全系统,就是在反应堆上方顶着多个千吨级水箱,一旦遭遇紧急情况,不需要交流电源和应急发电机,仅利用地球引力、物质重力等自然现象就可驱动核电厂的安全系统,巧妙地冷却反应堆堆芯,带走堆芯余热,并对安全壳外部实施喷淋,从而恢复核电站的安全状态。
不过“第三代”核电技术也不能完全令人高枕无忧。日本核泄露发生前四个月,也就是2010年10月22日,英国、法国、芬兰的核安全局在各自对法国阿海珐第三代核电技术EPR反应堆进行评估之后,非常罕见地发表联合声明,指出EPR反应堆的仪控系统在确保安全系统的充分性以及安全系统与控制系统的独立性方面存在问题;阿海珐最初提交的EPR设计不符合独立性原则,其控制系统与安全系统之间有高度的复杂串联,二者则有可能同时失灵。
另外,此次日本地震和海啸所引发的核事故警醒其他国家:核电站选址至关重要。日本是地震发生频率最高的国家之一,但却拥有多达55座核电站。而这其中,有70%以上的核电站位于地震高危区域。大灾一来,核电站的脆弱性可想而知。《日本经济新闻》报道称:“以往我们重视通过考察地层结构等来制定防震对策,而海啸可能正是被我们疏忽的一个陷阱。”
专家推解核泄漏发生过程
11日下午,日本东北部海域发生9级强震,并引发强烈海啸,当天日本电力公司宣布,其在日本北部女川町工厂的三座核反应堆自动关闭。然而,几天后相继传来核电站爆炸和反应堆受损的消息。部分专家通过媒体上描绘的各个节点的场景为《经济参考报》记者勾勒出福岛核电站核泄漏的大致过程:
由于核裂变的链式反应在地震之初就已自动停止,所以在核反应堆内的燃料棒不会发生像原子弹那样的核爆炸。
所谓堆芯熔化,是指核反应堆温度上升过高,造成燃料棒熔化并发生破损事故。失去冷却水后,堆芯水位下降,燃料棒露出水面,燃料中的放射性物质产生的热量无法去除,随后温度持续上升会导致这种情况。
据日本媒体报道,操作人员尝试打开阀门,释放反应堆容器内的蒸气以让反应堆内的压力下降,爆炸声响起,厂房轰然倒塌。有专家分析,反应堆堆芯附近蒸汽外泄后产生的氢气和周围空气中的氧气发生反应引发爆炸,这场爆炸有可能导致护罩安全壳局部受损,从而导致铀燃料能够对外放射。
无法有效对堆芯降温正是这次事故的关键所在。由于发电机在地震中遭到损毁,冷却水循环制冷系统无法正常工作,导致水温升高,接近沸点,这加大了堆芯暴露的风险。
“向堆芯注水使之冷却的堆芯紧急冷却装置在最后关头的接连失效,是事态迅速恶化的重要因素。”一位退休前在水利电力部担任高级技术官员的专家告诉本报记者。
“控制棒、反应堆压力容器、厂房等多重防线都能防止放射性物质泄漏,但前提是堆芯不能熔化,这就需要紧急冷却装置起作用,但遗憾的是备用电源完全没有发挥作用。”该专家表示“核电站通常安排柴油发电机和干电池做备用电源,柴油发电机可能在地震中被摧毁,干电池不可能维持很久。对于多震的日本来说,没有设计到这一点不得不说是个大破绽。”
无法自发循环用冷却水冷却堆芯,日本人开始决定用灌海水的方法强行冷却,“这对日方是个艰难的抉择,因为灌注海水意味着该反应堆无法再次运转。”上述专家表示。
保障核安全,监管处置立法不能掉队
日本政府此次处理核电站事故动作迟缓应对不力饱受诟病。
3月12日,日本《读卖新闻》报道称,在处理因地震导致的福岛第一核电站事故问题上,政府陷入被动局面。朝野政党中都有人指责政府:事件发生五个小时之后才对一号机组的爆炸问题做出详细说明,这种迟缓动作暴露政府危机意识淡薄。
3月12日下午,菅直人首相在首相官邸举行党首会谈并汇报视察情况时还说:“至少不会出现辐射泄漏的局面。”然而,一号机组的厂房爆炸就发生在党首会谈时。日本共产党委员长志位和夫事后向媒体表示:“在党首会谈时发生重大爆炸,政府却未予通报。这不是一种负责任的态度。”