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魔盒被打开了么——解析日本核泄漏事故

 啟明 2011-03-22

  日本福岛第一核电站,第1、2、3以及4号反应堆,现在正凝聚着全世界的焦点。一串接着一串的爆炸响声,震撼着公众脆弱的心灵。
  对放射性的恐慌并非中国独有,也许,它是一种人类的共性,人类害怕未知,且天性对负面信息更敏感,这也就注定了,我们面对放射性时的恐慌。

核物质会不会爆炸性释放?

首先要明确的是,在地震发生后,核电站自动停止运行(中止控制棒自动插入)再加上两层耐压壳体的密封保护,所以不会有切尔诺贝利式的核物质突发爆炸扩散,更不会有耸动的核爆——核电站核燃料的丰度是3%,武器级核材料的丰度要达到90%以上,还需苛刻精准的引爆条件。打个直观的比方,烈酒和酒精能够被点燃,一杯啤酒能够被点燃么?如果核爆炸那么容易能实现的话,那几个殚精竭虑想要搞出原子弹的小国早就欢欣鼓舞了。
  用现代核电站的安全设计眼光看,切尔诺贝利所代表的原始反应堆是一个糟糕透顶的反面教材。
  切尔诺贝利核电站事故由于操作人员严重违反操作规程,卸掉了反应堆保护系统;又驱使反应堆长期强行在低功率下运行,处于不稳定状态。反应堆突然功率失控,在几秒钟内上升了几百倍,也超过了额定功率十倍;燃料包壳因过热而立刻爆裂;进而导致蒸汽爆炸和压力管全部断裂,结果发生锆水反应引发爆炸和石墨燃烧。
  在猛烈的爆炸中,毫无防护的厂房立刻被炸开一个大口子。不但核燃料立即泄露,最要命的是大量沾染了放射性物质的石墨粉尘在熊熊火光中扶摇直上九云霄,随风飘向了大半个欧洲,成为推波助澜扩散核辐射的罪魁。
  而这些,在福岛都不存在。事故是在停堆后发生的,罪魁是相对低功率的衰变余热,仅相当于裂变工作能量3%;而且已经得到了大量冷却水的缓解,最关键的还有两层防护钢壳在堵绝核物质与外界环境的联系。切尔诺贝利式的悲剧,在具有防备设施的福岛身上不会发生,对于更新式的现代核电站来说,更是近乎奇闻。[详细]

为什么一直在对外排泄核物质?

但问题在于,核燃料棒即使停止工作,仍然留有的自衰变热量。释放掉这3%的热量,正常情况下使用冷却系统自动完成。但带动冷却系统的备用柴油机和外界电网在海啸中彻底损坏。所以就只能使用人工的方式冷却,即通过注入海水,在热交换压力容器和安全壳之间进行冷却。
  这时面临的新问题是反应堆安全壳面临超压风险,冷却水变成蒸汽后聚集在安全壳内。这次福岛事故中安全壳压力曾一度达到8.4个大气压,设计值是4个大气压,所以需要向外部大气进行排放,来缓解壳内压力,避免安全壳失效。与工作循环回路用水和外冷却系统冷凝水不同,这时排出的水蒸气,没有时间也没有条件进行去放射性处理,所以会沾染有一些少量的放射性释放,以防万一,需要对周围10-20公里范围内的居民进行了撤离。
  总的来看,对外排泄的水蒸气,是放射性的主要来源。这一点,与美国三里岛核事故相似,不过,由于福岛失事反应堆多(3个),持续时间长,所对外排放的放射性水气早已远远超过了美国三里岛事故,又全部发生了毁坏外厂房的氢气爆炸,此外还有大量外泄到海里的微量辐射的冷却水,完全是属于6级事故,性质比较严重,公众也极为关注。
  但实际上,福岛事故对环境和人类,总体不会有太大的影响,或者说从实质上没有影响(详情见后),与切尔诺贝利完全不能相提并论。
  很多人所不知道的是,在核电站业主东京电力公司的网站上,一直按日本的核灾应对法律,在持续更新公布着排放辐射量的变化情况(在电站大门以半小时甚至10分钟的间隔测定)。在大部分时间,辐射量都停留在对人体没有实质性危害的水平上。
  目前看来,海水冷却对堆芯的降温是有效的。不过,这个过程需要几天——一般是3-5天。再过2-3天,这3%的衰变热量得到控制恢复正常,事故抢险就可告一段落,进入后续处理阶段了。
  可以说这次核泄漏,是一次“有计划”的泄漏,是丢卒保帅,是两害相权取其轻。会有少量放射性物质扩散到空气中,但比起成为第二个切尔诺贝利当然是好得多了。[

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