【地震特辑】BBC:日本核电站爆炸现状

  热点, 物理

“熔毁”一词道出了核电最核心的问题:核能安全吗?

“熔毁”这个词因两件臭名昭著的事故至今令人记忆犹新:1979年的美国三里岛事故,以及七年之后发生在现乌克兰的切尔诺贝利事故。

你可以把福岛上那些沸水堆(BWR)的堆芯想象成电热壶中电子元件的放大版本。它淹没于水中,万分灼热。水流能使它冷却,同时还通过水蒸气带走热量,而水蒸气又可以带动涡轮产生电力。

如果冷却水停止了流动,那么就该出问题了——堆芯温度过热,过量的水蒸气产生。水蒸气将给反应堆容器(一个大型封闭的容器)带来大量压力,此外,金属芯可能因为过热而熔化,一些组件也会因此起火。

最坏的情况是,熔化的堆芯穿透了反应堆容器的底部,流到了安全壳(一个外部密封装置)的底面,而安全壳就是设计用于阻止熔化的反应堆进一步穿透的。这种情况下,虽然局部的损坏相当严重,但是原则上说,不会有放射性物质泄漏到外界去。可是,“原则上”也很难说的准。

核反应堆总是被设计成带有“多重的、过剩的”的安全功能。一旦其中一个失效了,其他的就会接替它解决问题。

然而,在福岛上的事实表明冗余安全机制(即下文的redundancy)并不总能奏效。地震使得三个核反应堆停止了运行,同时还中断了水泵的运转,水泵是负责运输凉水冷却灼热的堆芯的重要部件。为了应对这种情况,核电站是安装有柴油发电机组供备用电力的,事发时,发电机组确实是切入了供电系统,但是一小时后又切出了,原因还尚未明确。

这种情况下,多重的安全功能没能奏效。随之而来的则是巨大的恐惧,就像在电影《中国综合症》(The China Syndrome)出现的情况那样:多种保护措施都阻止不了熔化的堆芯,使得高放射性物质和有毒物质钻入了地面,给人类带来了严重持久的环境灾害。

/gkimage/tz/l0/c5/tzl0c5.png

然而,核倡议者却持相反的观点,他们认为在三里岛中的局部熔毁就没有带来任何严重的影响。确实如此,因为那时虽然堆芯熔化了,安全系统却起效了。而在切尔诺贝利事故中,核反应堆的设计本质上就不合理,并且环境灾害是由爆炸所释放到空气中的物质造成的,而不是因为熔化的反应堆堆芯。

“亚临界的”核反应堆

是否福岛上的核反应堆仍在局部熔毁,这还不是很清楚。

在核电站的所有者东京电力公司(Tepco)发布的公告中提到了最重要的一点:“控制棒已经完全插入了(反应堆正处于一个亚临界状态)。”

控制棒停止了核反应,虽然放射性核的衰变阶段也会持续产生热量,但是这一过程将使温度逐渐降低。

耐人寻味的是,日本核安全委员会的官员良平潮见(Ryohei Shiomi)的一句话被广泛引用。他说,反应堆存在熔毁的可能,官员们正在加紧检查中。

与此同时,一个戏剧性的爆炸出现在了其中的一个核电站建筑上,爆炸至少已经严重损毁了外墙。原则上,这并不会导致放射性物质的泄漏,因为建筑只是一个外壳,保证危险物质密封性的这项工作是由内部金属安全壳负责的。

内阁官房长官枝野幸男(Yukio Edano)证实了这一点,他说:“水泥建筑虽然已经崩塌,但我们发现内部的反应堆容器并未爆炸。”

他把爆炸归因于积聚的氢气,这和散热问题有关。

高压之下

我们目前所知道的唯一可能导致放射性物质泄漏的就是安全壳的排气。

当蒸气压力积聚在反应堆容器中时,一些紧急散热系统会停止运行,这时部分蒸气将散逸到安全壳中。

根据报道,蒸气导致安全壳中的压力上升到了正常工作水平的两倍,因此日方决定将部分气体排放到大气中去。

原则上,水分接触过堆芯后,排出气体中仅仅携带有像氮-16那样的短暂性放射性同位素。排放这样的气体可能产生短暂的伽马射线活跃,根据新闻报道,它已经被探测到了。

但有仍有一个疑点没能解释:在放射性探测中,可以明显地检测到放射性同位素——铯。它产生于核反应阶段,并且被限制在反应堆堆芯中。如果能在核电站外部检测到它,这就意味着堆芯已经开始瓦解了。

“如果有任何一个燃料棒出现泄漏,那么在空气中就可以检测到少量的放射性铯和放射性碘。”英国萨里大学的核物理教授派迪.里根(Paddy Regan)说道,“从检测到的含量中,你可以看出燃料棒的泄漏程度。”

到目前为止,这个至关重要的问题仍没有结论。

掩饰和质疑

事实上,目前为止整个事件中的疑团更多于解释。

和三里岛事故、切尔诺贝利事故一样,一些答案可能很快就能给出,但事件的全貌却需要数月,甚至数年才能浮现出来。这一切很大程度上取决于东京电力公司(Tepco)和日本有关当局所采取的策略。

就像部分其他国家的核电站一样,确切的说,日本的核工业在公开性和透明度上并不享有很高的名誉。

近些年来,东京电力公司自身已经牵涉到一系列的掩盖行为。在2002年,公司的主席和其他四位执行官因涉嫌伪造发电站的安全报告而被辞退。在2006和2007年,又证实了更多的伪造行为。

长远上看,福岛已经在日本内部和外部引发了许多重大问题。

鉴于这不是日本核电站第一次遭受到地震的破坏,那么把核电站建在东部海岸(地震活跃区沿岸)是否明智呢?

三里岛事故有效地阻止了美国建造民用核反应堆达30年,在这个众多国家都在寻找重新进入核工业的时代,福岛的事件又会带来怎样的影响呢?

阅读更多【地震特辑】内容:

“生命三角”救生法不可信!

动物真能预报地震吗?

海啸如何席卷整个太平洋?

大震后,地球自转为何减少1.6微秒

科学美国人:怎么冷却核反应堆?

刊物: 英国广播公司网站3月12日报道
导读者: 小杨
原文: 请看这里

(果壳环球科技观光团微博 http://t.sina.com.cn/guokrdigest

LEAVE A COMMENT

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.