今年3月11日,是日本发生震惊世界的福岛核电站事故一周年纪念日,在刚刚结束的我国两会上,中外记者也多次向代表委员提问,采访全世界该如何和平利用核能、中国核电向何处去等问题。福岛核电站事故教训惨痛,影响深远。我们有必要对其进行深刻反思,并从中吸取更多的经验教训。
核事故的危害超过常规战争
自从20世纪30年代人们发现了原子核裂变现象后,人类就开始试图利用原子核反应释放出的巨大能量。很快,美国于1942年在芝加哥大学建造了世界上第一座核反应堆。1951年,美国进行了人类第一次核能发电尝试。1954年,苏联建成了世界上第一座向电网供电的核电站。随后,核电站便开始迅猛发展。核能的利用和发展成为20世纪的重大科技成果,在20世纪科技史上占有极其重要的位置。
然而,随着核电站在发展过程中核事故的出现,特别是美国三里岛及苏联切尔诺贝利两次核事故的出现,使人们对核的恐惧与日俱增。日本福岛核电站事故的出现,则又一次加重了人们对核事故的忧虑,许多人甚至到了“谈核色变”的程度。
如果我们将人类的常规战争与核事故对比一下,就会发现:人类的常规战争尽管十分惨烈,但通常是局部的,波及的范围有限,参战的国家有限,涉及的人数有限,受害者只限于特定的人群,战争持续时间也比较短。核事故却不同,一旦出现,危害极大,它不仅破坏力强,破坏范围广,更为严重的是,核污染持续时间很长,给人类带来持久的、难以弥补的灾难。例如,切尔诺贝利核电站事故,不仅给乌克兰带来了空前的灾难,而且也给全世界,特别是给欧洲地区带来了严重危害。当时,在瑞典东部的沿海地区,核辐射剂量超过正常标准100倍,当地工厂停工、人员撤离,民众人心惶惶。亚洲、北美洲也都不同程度地测到了核放射剂量超标。如今,20多年过去了,切尔诺贝利地区仍然是一片无人区。
而发生在美国的三里岛核事故则是民用核电站诞生以后出现的第一次大事故,被视为美国商业核电站运营史上最为严重的核事故。
三里岛核电站位于美国东部的宾夕法尼亚州东北道芬县萨斯奎亚纳河边,距离华盛顿约160公里。1979年3月28日凌晨4时许,三里岛核电站第2组反应堆出现了堆芯失水和放射性外逸的重大事故。当天上午,美国核管理委员会、能源部、环境保护署分别派出自己的救援部队。上午11时,所有无关人员被要求撤离核电站。3月30日,宾州州长下令,核电站方圆8公里内的孕妇和儿童撤离,16公里内的学校全部关闭,但实际上很多人举家出逃到20公里外。
事故发生后没多久,三里岛核电厂10公里半径内的植物,开始大量出现遭受辐射后的症状,出现许多畸形番茄、畸形花朵和畸形叶子。
因为1979年发生的三里岛事件,美国以后再未新建过核电站。
人类为什么要选择发展核电
自从有了核电站以后,世界各国对要不要建设核电站、核电站是否安全的争论从来就没有停止过。由于核电的优点和缺点一样十分突出,有人甚至这样形容核电:“核能有些像马戏团里的猛兽,听话时让人感到其乐无穷,而一旦失控,后果不堪设想。”
既然核电站存在着发生核事故的危险,人类为什么还要发展核电呢?仔细分析来,主要基于以下原因:
一是燃烧煤、天然气等有机燃料会严重污染环境。例如,一座发电量为60万千瓦的火力发电站,每天要向大气层吐出200多吨二氧化硫、二氧化碳等有害物质。专家们认为,人类无控制地向大气排放二氧化碳等有害气体造成的损失将仅次于打一场全球规模的核战争。
二是煤和石油等都是化学工业、轻纺工业的宝贵原料,而且是不可再生的能源。如果用来发电,浪费的同时还可能使地球上宝贵的工业原料最终消耗殆尽,是极不经济的。而用水力、风力、太阳能、地热、潮汐等可再生的能源发电,又因为受到技术水平及其他很多客观条件的限制,有的离大规模商业化应用相差甚远。
利用核能发电,却具有以下优越性:一是核电站是高能量、少耗料的电站。二是核电站是一座特殊的核燃料生产厂。核燃料燃烧后会使一部分铀-238或钍-232转化为新的可裂变的核燃料钚-239或铀-233。这些燃料经过加工处理后可重新投入反应堆中使用。三是核能是一种清洁的能源。
此外,核能的开发技术成熟,能够在工业上大规模应用,且地球上蕴藏着大量的核燃料。因此,核能是目前和今后一个时期内唯一能代替化石燃料并大规模使用的能源。
正因为如此,目前,全球有30多个国家拥有核电站,总数近500座。美国、法国、日本、俄罗斯和英国是拥有核电站最多的5个国家。其中,美国无论核电站的数量还是总发电量,均居世界第一。
核电站应该建在哪里
核事故的巨大影响迫使人们在建造核电站伊始,就必须采取多种措施,防范核事故的出现,保障核电站安全。其实,除此之外,核电站的设计和选址至关重要。
核电站应当修建在何处?首先要充分考虑当地的安全、经济、工业布局、交通运输等综合因素。核电站厂址的选择与地理、气象、水文、居民分布、生态环境、区域经济发展水平等因素有密切关系。通常应选在濒临海洋、地质地理条件好、人烟稀少、交通方便的地方。
例如,从气象条件讲,就要考虑主导风向、年平均风速、最大风速等,核电站应建在大居民点的下风向地区,以防止对居民点的污染。不能选在群山环抱的盆地中,这不利于放射性废气的扩散。
由于核电站的废水和废热总是要排向江河湖海的,因此,核电站必须建在江河海旁边,重点应考虑建在海边。建在江河边的,要求河流的流量大、流速快、旋涡少、水深、河床直、浅滩少、泥沙和有机物含量少,保证不被百年一遇的洪水淹没,还要尽可能设置在河流下游。从地质上讲,最好建在硬质岩石深埋之处,建在稳定的基岩上,要远离地质断裂带,尤其是不能有切割地壳的深断层,厂区的地震烈度一般不宜超过7度。
一个好的核电站选址,必须满足上述所有的条件。而且在设计和具体选址上,还要尽可能提高上述标准,也就是人们俗称的提高核电站“门槛”,使它的抗震标准、防洪标准等都做到“高一级”设防。一旦降低了某些标准,在特殊情况下,就可能出现大的核电站事故。
反观日本福岛核电站,其出现事故的原因尽管是多方面的,但在设计、选址上降低标准则是最重要的原因。福岛核电站在设计上立足于应对的最高地震震级是7.9级,而“3·11”事故时发生的是9级地震。
为什么福岛核电站没有考虑应对更高震级的地震?原来,日本在1995年曾发生过7.3级的阪神大地震。随后,日本便认定这一等级是其可能遇到的最高地震等级。所以,日本核电站普遍把抗震标准定在8级左右,而且,核电站的外部电力系统抗震能力更差。
另外,福岛核电站设计的抗海啸高度仅为5米,而这次遭遇的海啸高度达15米,迅速造成柴油发电机等外部电力丧失。同时,福岛核电站各建筑物防浸水能力差,所以,造成整体电力系统的损坏。在这种难以预知的自然灾害面前,日本最终酿成了福岛核电站大事故。
未来核电的发展趋势
到目前为止,核能的发展大致可分为四代。第一代核能系统是20世纪50~60年代前期建造的早期原型反应堆;第二代核能系统是20世纪60年代后期~90年代前期大批建造的、单机容量为600~1400MW的标准型商用核电站反应堆,主要包括轻水堆、加拿大的坎杜重水堆等,它们构成了世界上目前运行的核电站的主体;第三代核能系统是20世纪80年代末开始发展、90年代中期投入核电市场的先进轻水堆,主要包括改进型沸水堆、欧洲压水堆等。第三代核能系统虽然安全系数加大了,但由于其建设期太长,项目规模太大,因而缺乏竞争力。
随着核能技术的发展,美国等国家提出了发展第四代核能系统的设想。设想中的第四代核能系统将能够很好地解决核能的经济性、安全性、废物处理和防止核扩散等问题。根据美国的设想,预计第四代核能系统很可能在15年后投入使用。
核电专家们普遍认为,未来核电的发展将会呈现以下趋势:一是提高安全性,改善经济性;二是延长在役核电站的寿期;三是增大核电机组的单机容量;四是采取更加先进的理念和技术,如采用非能动安全系统,简化系统和减少设备,采用数字化仪表控制系统等;五是施工建设模块化,以提高经济性;六是发展快中子堆技术和其他先进堆型,建立闭式燃料循环,使核电得到可持续发展。
人类应该从福岛核事故中吸取什么教训
日本是一个核电技术发达的国家,已经有过多次小的核事故教训,去年却又发生了福岛核危机这样的特大惨重事故,不能不让世人震惊。它暴露出日本在核电站安全管理和技术上的诸多问题,我们应当从中吸取深刻教训。
首先,建造核电站必须综合考虑经济性和安全性。正如武器的研制和战场的救治要同步进行一样,核电站的建造和核事故的防范措施也必须并行实施,不能为了节省核电站的成本而降低安全标准。比如,福岛核电站由于对气体排放管道监测不力,忽视了安全壳外氢爆炸的可能,虽然在建造核电站时节省了成本,但最终造成氢气向壳外泄漏而发生氢爆炸,使反应堆厂房受到破坏。
第二,建造核电站要立足于可能出现的最困难情况。造成这次事故的直接原因是海啸。海啸使核电站冷却系统所需的外部电力网全部瘫痪,自身应急柴油发电机也失效,导致核电站失去所有外部电力供应,核反应堆失去了强迫冷却手段。为此,考虑核电站安全时,必须立足于最复杂、最困难的情况。建在海边的核电站必须考虑海啸的可能性,保证应急备份系统在应急时能够使用,并经常进行安全性评估。
第三,重视对小故障的排查和修正,防患于未然。福岛核电站的事故是偶然的,也是必然的。因为早在2006年,该核电站就曾发生过核泄漏事件,但日本核电部门为维护自己的形象对这一事件进行了隐瞒。现在回想起来,如果当初日本能够以小见大,对核电站各系统的安全隐患进行认真排查,也许就不会发生去年的爆炸事故了。
第四,从核电站设计、建造之日起,就必须将应急处置方案摆在重要地位,制定好应急计划,并落到实处,以减少事故对民众的影响。
第五,提高公众应对重大事故的能力。这次事故发生后,数百万日本居民井然有序地撤离办公室和住宅,前往高地或其他安全地带。紧急情况部门和军队驰援灾民,尽可能消除灾难后果。俄罗斯《导报》说:如果类似灾害发生在其他任何国家和地区,伤亡人数恐怕都要大于日本。
因此,加强核电站遭遇重大事故的紧急情况下演练,加强公民的自律和团结精神,应当引起人们的高度重视。同时,政府应当及时向全社会普及核污染的基本常识,让公众相信政府具有处置最坏情况的能力。
第六,各国应加强核电技术合作。采用先进技术,不断发展新型的、更安全的核电站是提高核电站安全性的根本措施。一个国家核电站发生泄漏,全世界都可能受害,可谓“城门失火,殃及池鱼”。因此,在核电技术上,全世界都不要保守,要尽可能消除核电技术壁垒,核电技术发达的国家要尽可能向其他国家传授先进技术。只有这样,才能使全世界早日共享核能为人类带来的共同福祉。
(作者单位:国防大学)