【地震特辑】国家地理:日本核灾难有何不同?

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如图是切尔诺贝利四号反应堆的控制室,反应堆设计、风向、通讯和别的因素都会影响核事故的严重程度。

几十年来,三哩岛核事故和切尔诺贝利核事故被视作核能失控噩梦的代表。在日本上周灾难性的地震和海啸之后,福岛第一核电站还在持续的灾难与切尔诺贝利事故和三哩岛事故组成了可怕的核事故三重奏。

福岛核电站最后到底会造成多大的危害还有待观察。它六个反应堆里有四个都出了问题,在四天里发生了三次爆炸,两个反应堆安全壳受损,核乏燃料可能过热,留守的五十名员工受到危险的核辐射,自身的安全越来越没有保障。

不过现在已经可以总结出福岛的核危机跟1979年美国宾夕法尼亚州三里岛核危机和7年后苏联切尔诺贝利核危机的主要区别了。

反应堆类型

始建于20世纪七十年代的日本福岛核电站,是由六个沸水反应堆(BWRs)组成的,它是轻水反应堆的一种(使用普通的水,和使用氧化氘的“重水反应堆”不同)。三哩岛使用的轻水反应堆里另一种叫做压水反应堆(PWR)的技术。
该行业的非盈利性研究机构美国电力科学研究院核部门的副会长里尔 .温赫斯特 (Neil Wilmshurst)说:在这些反应堆里水主要起到两个作用:它是冷却剂,把热量散发出去;它也是减速剂,减缓裂变反应时中子的速度。

在PWR(压水反应堆)里,水是在一定压力下储存。温赫斯特 说,这意味着里面水的温度会比正常情况下沸点高,并且也不会产生很多蒸汽(冷却效率较低)。系统中反应堆芯的运行温度较高,导热也更有效率。而沸水反应堆运行的温度较低,结构也更简单。

切尔诺贝利的反应堆类型叫做石墨慢化轻水冷却压力管反应堆(RBMK)(是俄语“reaktor bolshoy moshchnosty kanalny”的缩写),它也用水做冷却剂。但和轻水反应堆不同的是,它用石墨做减速剂。根据位于伦敦的世界核协会(一家工贸组织)所说,除了俄国的几座核电站,世界其他地方的核电站都没有采用切尔诺贝利式的拿石墨做减速剂水做冷却剂的混合建法。

大部分美国的核反应堆用的是沸水反应堆(BWR)或压水反应堆(PWR)技术,温赫斯特 和电力研究所表示这两者“同样安全”。两种反应堆类型都有自我调节或者“负反馈”设计:当反应堆变热时,裂变反应就减慢,降低功率。而切尔诺贝利的RBMK型设计却可能会发生正反馈,当高温引起功率升高时,返回来又会继续使温度上升。

事故原因

温赫斯特 表示,这次福岛的核事故,海啸是最直接的原因。根据核电站的设计,在地震后电站就会关闭运行。当一个小时后海啸来袭时,站点的基础设施被毁坏。所以当地震切断了反应堆的外部电源供应之后,冷却泵就没办法继续工作,而海啸则让给冷却系统供能的备用柴油发电机陷入瘫痪。电池供电最多只能持续八个小时,只能用移动发电机来代替。

然而忧思科学家联盟(the Union of Concerned Scientist)核安全项目的负责人,在三个与日本类似的美国核电站工作过的大卫洛赫鲍姆(David Lochbaum)说,现在确定那些事情到底导致了什么结果还为时过早。

根据1979年关于三哩岛核事故的最终文件——凯梅尼(Kemeny)委员会报告所述,“设备故障引发了那次事故”,但是“操作失误”是“事故最根本的原因”。应急冷却系统被关闭,造成严重后果。报告说,如果电厂工作人员(或者负责监督的人)在事故刚发生时就开着应急冷却系统的话,三哩岛核事故将是一个“相对比较小的事故”。

而切尔诺贝利反应堆中,温赫斯特 说,“安检措施的漏洞和疏忽”导致了那次灾难。根据联合国一份最近的报告所说,反应堆功率突然增大引起蒸汽喷发导致反应堆容器破裂,这使得“燃料蒸汽相互作用毁坏了反应堆芯,并严重损坏了反应堆建筑”。

理解危机

自从三哩岛和切尔诺贝利之后,几十年来,反应堆里的事态真相已经越来越容易为人所知。

就像三哩岛事故期间在美国核管理委员会(Nuclear Regulatory Commission)工作的皮特布拉福德(Peter Bradford)本周所说“在三哩岛的时候,我们到第三天所了解到的信息最后证明都是错误的。”燃料熔化扩大的程度,甚至第一天容器内就发生了氢气爆炸的原因数年仍不明朗。“我们不了解的信息太多了……”他说。

据1979年的凯梅尼报告,在三哩岛事故发生的最开始几分钟里,响起了超过一百次警报声,但是没有一个可以区别出更紧要信息的系统。调查委员会的成员写到:“总之,在事故快速变化和混乱的情况下,没有人注意此时如何做好人机信息交互的问题。”

与之相反,布拉福德说,现在的计算机水平和信息传输技术使得日本政府能够更容易了解在福岛的四个出问题的反应堆里是什么情况——至少理论上是如此。“他们还有这么多地震和海啸的信息要处理,这些是三哩岛事故时所没有的复杂情况,因而我觉得情况一样复杂”布拉福德说。

遏制辐射

就像三哩岛核电站一样,福岛核反应堆有三层屏障来防止辐射泄漏,包括核燃料周围包裹的金属层,反应堆压力容器和主要安全壳。温赫斯特 说,而切尔诺贝利没有安全壳。

一旦放射物释放到环境中去,它会污染一大片区域。“污染程度并不是线性相关的”洛赫鲍姆说,“隔得越远,但是并不一定辐射水平越低。”他解释说。在其它的因素中,强风会影响受影响的区域。在切尔诺贝利实事件中,离核电站100英里(约160公里)之外的一些区域的辐射水平甚至比离核电站10到20英里区域还要高。

“切尔诺贝利模式很诡异,”莱姆说,辐射水平“由于反应堆自身问题和石墨着火而变得非常高。”石墨着火之后一直燃烧了十天,天气在这期间也一直在变化。放射性气体和微粒被风吹走进入高层大气,经过长途旅行,直到变成雨水降落在离污染源很远的地方。

最终,三哩岛事故的核辐射并不是很高,在人群中也基本没有观察到对健康有多大的影响。这次事故在国际核事故的七级标准中被定为五级,是一次“造成局部及之外地区影响的事故”。切尔诺贝利则是一次七级重大事故,核辐射影响了成千上万的人。

福岛核电站目前的安全级别是五级事故。但是这个安全级别最终会升到多高还不确定。离核电厂290公里远的东京,测到的辐射最大值是在周二,比正常值高23倍,但是那天后来辐射水平就降到了正常水平的十倍大小。

辐射剂量

美国国家研究委员会(NRC)的数据显示,在美国,来自于自然背景和诸如医疗诊疗等人造辐射源的平均辐射剂量是每年620毫雷姆(mrem)。

1毫西弗(mSv)等于100毫雷姆。据美联社报道,日本日本劳动和福利健康部(The Japanese Ministry of Health Labor and Welfare)周三将核电站工作人员的辐射上限从100mSv提升到250mSv。核能研究所的数据显示,周二晚上核电厂的放射性一度达到每小时1190毫雷姆,但是六个小时之后降到了每小时60毫雷姆。

根据联合国报告和美国核管理委员会的调查,切尔诺贝利核电站最初爆炸发生时,导致当时在场的600名工人中的134人染上急性放射性疾病,他们吸收了高达8万到160万毫雷姆剂量的辐射。这些人里面有28人在三个月内死去,另有两人死于烧伤和接触放射性物质。根据世界卫生物质的数据,最终有大约4000人的死亡可能要归因于切尔诺贝利核电站的核辐射。

从公共卫生的角度来看,切尔诺贝利带来的最大的影响是引起暴露在核辐射中的青少年与儿童甲状腺癌的爆发(目前有超过6000个病例),他们通常是喝了被污染的牛奶而染病。

应急通信

温赫斯特 说,如今的全球核工业已经聚集起来互通信息来努力解决福岛的核危机。比起三里岛和切尔诺贝利的灾难,现在很明显行业间有了更多的沟通。

核危机期间的交流,当然需要跨行业之间进行,在这方面管理核电站的东京电力公司正面临着严厉的指责。周二的时候国际原子能机构总干事天野之弥(Yukiya Amano)呼吁日本方面加强沟通。根据共同社消息,日本首相菅直人在周二一个会议上警告东京电力公司,因为他没有接到东京电力公司的报告,而是在电视上看到新闻才知道一起核电站爆炸。据报道他要知道“到底是什么情况?”

在三哩岛事故刚出现的时候,即便当时试图冷却反应堆和稳定核电厂的措施都还没有奏效,官员们却试图让公众相信“危险已经过去”。在切尔诺贝利的时候,信息不可能像如今在微博上传递的那么快。总部位于伦敦的工贸集团世界核协会认为,切尔诺贝利“是冷战隔离政策和它导致的缺乏安全常识的直接结果。”

美国环境保护局在1986年的一个期刊文章上写道:“切尔诺贝利起初是一场不为人知的灾难。”事实上,当时国际社会最早发现有重大核事故的证据来自于瑞典,在那儿发现核电厂工人衣服上有放射性微粒,去寻找这些放射性物质的源头时才知道有核事故。根据环境保护局的文件,第二天,苏联新闻社证实了切尔诺贝利的核事故,但是没有提供更多的细节。“这导致的信息缺失使得各种谣言满天飞,从对死亡人数的胡乱猜测到推测火灾也会在相邻反应堆发生等等。”

随着日本核危机日益严峻,官方在事后对逐渐恶化的形势的估计错误也受到了抨击。能源与环境研究所所长阿尔琼.梅基耶里(Arjun Makhijani)批评日本当局“工作就像照着一本首页写‘什么?有什么可担心的?’的剧本在做一样。”

梅基耶里要求“对目前已知和未知的情况以及可能的危害与结果做出坦率的评价。”这将使得公众更相信官方发言。事实上,他说“关于低辐射水平的口头保证与不断扩大的疏散半径之间形成了鲜明的对比”。

就像《华尔街日报》报道的那样,日本政府已经开始抱怨东京电力公司公布消息太慢。忧思科学家联盟全球安全项目的物理学家、前核控制研究所所长埃德温.莱曼(Edwin Lyman)在周二接受采访时评论说东京电力公司的介绍已经越来越不透明。

“日本传出的消息很明显是捉摸不定的”莱曼说。但是这也是情有可原,因为他们也在努力找出到底现在是什么情况。“人们的疑惑很多” 忧思科学家联盟的核专家艾伦凡科(Ellen Vancko)补充道。莱曼说“我们关心的是美国和其它地方的核产业不要试图掩盖这个,”福岛第一核电站“是核能史上发生的最严重的事故之一。”

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刊物: 《国家地理》网站3月16日
导读者: frodo
原文: 请看这里

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