《世界经济学人周刊》:核事件如何分级
或许由于原子弹的“原罪”给人的印象太深,人们深知尽管核电厂这个“光明使者”很“能干”,但一旦出事却会让整个世界心惊肉跳。
生不逢时,这四个字是对核能及核科学诞生的最好描述。1938年德国物理学家哈恩发现了原子裂变现象,即用慢中子轰击铀核的时候,铀分裂成一些更轻的核,同时伴随大量能量释放,哈恩因此获得了1944 年的诺贝尔奖。但1938 年的欧洲已经是战云密布,第二年即爆发了第二次世界大战。此后发生的事情已经成为具有传奇色彩的历史和科学故事,爱因斯坦等1500 多名科学家和工程师帮助美国研制出了原子弹,结束了战争。人类历史上,水力、煤炭、石油、天然气的发现或使用都是伴随着工业进步的欢乐颂,唯有核能这种威力最大的能量却以瞬间毁灭一座城市的形象来到人间,“核能”这个词从一开始就在人们心头蒙上一层阴霾。
战后人们终于有了和平利用核能的机会——建设核电站来发电。核电有其得天独厚的优势,1 公斤铀-235 裂变放出的能量相当于2700 吨标准煤燃烧放出的能量,既方便运输,又没有煤或石油燃烧后导致的废渣废气,核废料虽然还带有一定的放射性,但只要在合适的地方掩埋或保存就基本是安全的。或许由于原子弹的“原罪”给人的印象太深,人们深知尽管核电厂这个“光明使者”很“能干”,但一旦出事也让整个世界心惊肉跳。1990 年国际原子能机构建立了“核事件分级”,来衡量与提醒潜在的危险,这个制度把核电厂可能出现的“事件”分为0~7 级,4 级及以上危险程度称为“事故”。
有惊无险的“核事件”
科斯克核电厂位于南欧的斯洛文尼亚,建成于1981 年,核反应堆里可容纳48.7 吨含铀(纯度3%~4%)核燃料,发电功率达到70 兆瓦,为斯洛文尼亚和克罗地亚两个国家提供电力。2008 年这个核电站发现冷却水出现泄漏,被迅速停止发电。由于发现及时,这次事件中没有放射性材料泄漏,也没有人受到伤害,因而被评为0 级事件,即“没有安全顾虑”。
在英国发生的最严重的“核事件”是塞拉菲尔德核电站反应堆大火。这个反应堆是为英国生产了原子弹所需要的钋,后来为了制造氢弹而决定改为生产氚(具有两个中子的氢元素),但在改造过程中,工程师错误地忽视了原有的安全措施,工作温度过高而导致石墨堆芯起火。大量放射性物质随大火外泄,其中主要是放射性的碘131、铯137。放射性碘会被甲状腺吸收而导致癌症,据估计有240 人因此患癌,周边500 平方公里范围内遭到核污染的牛奶被倒进了爱尔兰海。不幸中万幸的是,参与处理善后事务的工人没有患上影响健康的长期病痛。这个事件最后被定为3 级,“严重”但没有导致危险。
重创美国核电发展的三里岛核泄漏事故
由于1973 年的第一次能源危机,欧美各国兴起了建设核电站的高潮,宾夕法尼亚州三里岛核电站的1 号机组建成于1974 年,发电能力802 兆瓦;2 号机组建成于1978 年,发电能力906 瓦。1979年3 月28 日凌晨4 点半,刚运行三个月的2 号机组就发生了故障,由于辅助供水泵的一道阀门没有按规定打开,导致主供水泵停止工作时,冷却水回路失效,核反应堆芯的热量聚集,压力上升。当工作人员发现问题所在的时候,堆芯的核燃料已经有47% 熔毁并发生泄漏。更糟糕的是,由于警报太多,一直持续到晚上8 点冷却水恢复正常,工作人员都没有发现核泄漏的警报。3 月30 日宾州州长下令疏散了核电站5 英里以内的儿童和孕妇,并下令对堆芯进行检查,这才发现了堆芯严重损坏,少量放射性物质已经泄漏,主要是气态的氙135,是塞拉菲尔德核电站大火氙泄露的25 倍。由于对环境的影响“具有场外风险”,这次核泄漏被定为5 级事故。
恰好在出事的12 天前,美国影院放映了一部《中国综合征》,反映了核电站一旦发生核燃料熔融,将会从美国穿过地心一直落到中国去。这个巧合使美国公众对于核电安全性的信心大减,各地纷纷举行集会示威,还成立许多民间反核组织,要求停建或关闭核电站。1975 年—1980年美国就取消了63 个核电机组。
特大事故——切尔诺贝利核反应堆爆炸
核电历史上最为严重的事故是发生在1986 年苏联切尔诺贝利核电站爆炸,这是至今唯一被评定为7 级,即“特大”级核事故,“大量核污染泄漏到工厂以外,造成巨大健康和环境影响”。这个核电站位于乌克兰首都基辅以北110 公里,共有6 座核反应堆,每座发电功率为1 兆千瓦。1986 年4 月26 日凌晨,正在检修4 号机组的操作员做了一个技术手册上禁止的动作——关上了安全系统,导致温度升高;随后的后续处理失误使反应堆功率迅速升到了额定功率的10 倍,导致蒸汽爆炸并引起大火。爆炸发生后,核反应堆堆芯直接暴露在大气中,放射线形成的切伦科夫辐射在夜空中形成一道蓝白色光线。
不到2 分钟,消防站接到了火灾警报,消防队员们一边灭火,一边用消防锹清除致命的反应堆残骸,当时的辐射强度高达2 万伦琴,而500 伦琴5 小时的照射就能直接致死,首批28 名队员只有16 个人活过了20 年。过了10 天才扑灭大火,并倾倒了2000 吨碳化硼和沙子封住了反应堆。但此时已经有50 吨核燃料以烟尘的形式进入大气层,一周后甚至飘到了瑞典和波兰,最终污染了整个欧洲,对生态及食品的污染至今还存在。这场灾难导致28 人直接死于辐射(也有的称超过50 人),30公里被划为无人区,336000 人被迫撤离家园。
日本福岛核泄漏,将再次打击国际核电发展
2011 年3 月11 日,日本本州岛外发生的9.0 级大地震及伴随的海啸,导致福岛第一核电厂冷却失灵,堆芯有熔毁的危险。虽然日本官方13 日将事故划分为第4 级事故,即“场外无显著危险”,但法国认为问题要严重得多,超过了美国三里岛核泄漏事故,应是第6 级“重大事故”,仅次于令人谈之色变的苏联切尔诺贝利事故的水平。目前1—4 号机组的建筑物均发生了氢爆炸,并有部分核辐射材料暴露,福岛附近地区已经检测到核辐射水平上升。国际原子能机构已经向日本派出了专家组,希望事态能够尽快得到控制。
日本核泄漏发生的时间相当玄妙。21世纪以来,随着经济发展,能源供应趋紧以及现有核电机组保持的相当长时间的良好的运行记录,中国、东亚国家、美国、欧洲等正在计划建设新的核电机组。2007年,国际能源机构发表《2006 年世界能源展望》报告,呼吁世界各国改变现行的能源政策,着力发展能源技术和推广核能应用。这是该机构第一次表态支持发展核电事业,但福岛核泄漏及其带来的恐慌显然对国际核电发展是一次迎头痛击。
目前中国已经暂停2005—2020 年庞大的核电发展计划,重新审议安全防护措施。德国总理默克尔已经表示停止原计划继续服役的核电站。将来的世界能源布局再次进入微妙的博弈局面。