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人祸的悲剧——读[日]大鹿靖明著《堆芯熔毁:福岛第一核电站事故实录》

 云蔚志读书 2023-05-13 发布于上海

本书依据大量的公开报道及采访写成,深刻揭露了日本福岛核事故虽由天灾引发,却主要是人祸造成的真相。

一、事故的经过

首先简要回顾一下这次核事故的发生经过及结果。

(一)自然灾害

2011年3月11日,日本发生9.0级大地震,并引发了海啸。

地震发生后,东京电力公司的福岛第一核电站有三个正在运行的反应堆,实现自动停堆,应急柴油发电机已自动启动。但地震引起的海啸淹没了交直流供电系统,导致第一核电站失去电力供应,无法监控反应堆。海啸又严重破坏了现场的基础设施,造成照明、交通、通讯中断。在灾害救援中,东京电力公司错误判断自动冷却系统仍然在运行,应对不利,最终酿成不可挽回的悲剧。

(二)氢气爆炸

仅靠电源车临时供电,消防车来不及冷却堆芯,福岛第一核电站1、2、3、4号机组迅速升温。水位不断下降导致核燃料露出水面并熔化,核燃料的锆金属包壳在高温下与水作用产生了大量氢气。但是,断电后的排气阀又无法自动打开,强辐射下又不能以人工很快打开。即使经过“泄放”,仍引发了一系列爆炸。

(三)堆芯熔毁

Meltdown,又称堆芯熔毁,是指核燃料熔化(melt)成黏稠状,落(down)至反应堆底部的现象。

据推测,3月12日早上6点左右,也就是地震发生约15小时之后,1号机组反应堆内的燃料全部熔化。3月14日,2号机组的隔离冷却系统,因电池耗尽而停止运转。准备注水的消防车缺少汽油,也停止工作。燃料棒因此暴露在空气中,随后也发生堆芯熔毁。

2011年4月12日,日本原子力安全保安院(Nuclear and Industrial Safety Agency, NISA)将福岛核事故等级定为核事故最高级的7级(特大事故)与切尔诺贝利核事故同级。

二、事故原因

(一)技术

福岛核事故的直接原因是地震引发海啸,海水淹没发电机,导致断电而无法冷却反应堆。

1. 海啸

其实东电早在2008年就进行过模拟实验,并推算出在8.3级地震下可能发生15.7米浪高的巨大海啸。但时任东电原子能选址总部副总部长的武藤,以及原子能设备管理部部长的吉田昌郎(后来成为福岛第一核电站站长,负责在现场指挥救灾)都认为假想中的巨大海啸不可能发生,没有必要为了保护核电站而修建特别高的防波堤。否则一旦海啸来袭,核电站附近没有防波堤的村庄将成为牺牲品。

所以,他们没有将此情况通报给社长和会长。最后,建成的防波堤仅能抵御浪高5.7米的海啸,而当天袭击电站的最大浪潮达到了14米。

2. 发电机

福岛第一核电站是由美国依巴斯公司设计,应急柴油发电机和冷却泵是放置在面向大海的涡轮机楼内,而不是在坚固的核反应堆楼里。

福岛第二核电站采用与福岛第一核电站不同的设计,将应急柴油发电机放置在核反应堆楼里,所以更加安全。

3. 核电站的海拔高度

书中没有提到的一点,就是福岛第一核核电站所在位置的海拔高度。

1-4号机所处的位置原是海拔35米的丘陵,后来在修建核电站时被铲平为接近基岩的海拔10米,因此应急供电也设置在地下一层。5-6号机的海拔高度为13米,而福岛第二核电站的海拔高度为12米。1-4机组被淹没,而5-6机组及第二核电站安然无恙,表明海拔高度的差异与海啸损害的程度直接相关。

这也造成持续至今的核废水问题。

以上可见,福岛第一核电站的先天设计和建造已经不足以抵御大地震所引起的海啸袭击了。

(二)管理

在日常管理及救灾措施上,东电更是漏洞百出。

1. 缺乏维护

福岛第一核电站是40年前建成,已接近使用寿命。虽然依照所谓的“老化管理措施”,一直在对核反应堆等核心结构进行维护和修复工作,但是除此以外,许多设备自开始运作之后就几乎没有进行过保养。

2. 瞒报实情,拒不执行指令

福岛第一核电站1号机的应急冷却装置“隔离冷凝器”(IC)自动启动仅11分钟,就被1号机组操作员判断冷却过快而手动关停,而且没有将如此重要的操作上报。

对于隐瞒不报,东电是有传统的。其原子能部门本来就属于高度专业性,核电站所在地与东京总公司相隔甚远,这使得他们更加独立。当时,在福岛第一、福岛第二、柏崎刈羽的东电核电站的原子能部门,要么不向政府主管部门经济产业省报告事故、设备缺陷等问题,要么篡改数据,甚至敢于瞒报2002年的核电站事故。

唯一值得欣慰的违规是关于吉田站长的。在首相官邸的武黑根据“当场的气氛”推测:在未经菅允许的情况下,不能随意注入海水。在武黑提出的“中止建议”下,东电总公司社长清水正孝向现场站长吉田下达了停止注入海水的指示。吉田没有机械地执行,而是以解决现场危机为首要任务。他还特意演了一场戏给总部看,一面假装大声下令停止注水,一面则偷偷嘱咐负责人千万别停。

3. 无危机应对预案及培训

福岛第一核电站刚刚举行过疏散演习,可真遇到了事故,却无人会使用救灾器材,平时的演习完全流于形式。

工作人员查阅《事故时运行操作指南(重大突发事故)》,却发现这本最新修订的《指南》根本就没有设想过长时间失去电力供给的情况。

在应急柴油发电机被海水淹没,外部输电的铁塔也倒塌的情况下,能立刻给核电站恢复电力的唯一指望就是出动电源车。然而这种车辆太重,根本无法空运。等到电源车终于到达现场,又发现充电接口不一致,没有足够的电缆。找到存放电缆的仓库,又缺少开门的钥匙。这种常规设备的准备尚且如此,更不要指望那些在高辐射环境下工作的专业救援设备了。

4. 判断失误

其实,除被操作员手动关闭的两个阀门以外,应该是全开状态的六个阀门也都触发了安全防护而关闭,这是避免冷凝管破损造成的漏水。吉田站长也没有想到安全防护功能启动了,一直“误信”冷凝器在工作,错过了救援的机会。

从逻辑上讲,如果有冷却水进入,堆芯就不会升温,安全壳的压力也不会上升。相反,如果没有注入冷却水,堆芯的温度就会不断上升,安全壳的压力应该也会飙升。可吉田拿到的数据是自相矛盾的:1号机组在持续注水,但是安全壳的压力很高;2号机组应该停止了注水,压力却并无异常。

这是因为1号机组的工作人员没有上报手动关停应急冷凝器,而且1号机组的水位计已无法显示正确的水位。最后,吉田认为2号机组更加危险,决定对其进行泄放,其实应该优先处理1号机组才对。

(三)体制

1. 垄断企业

东京电力公司是一家电力行业的垄断企业,可获得稳定的利润,轻易筹措到巨额资金。东电不仅是各个设备制造商和银行、证券公司的重要客户,也是经产省退休官员的理想去处,俗称”下凡“。

石田彻(原资源能源厅长)从经产省退休后便到东京电力当起了顾问,年薪高达1 860万日元。以他为首,经产省的“下凡者”遍布电力和能源相关的行业,查明的就有61名法人,涉及108人。电力行业不仅是接纳这些“下凡者”的地方,还为现任官员的子女提供职位。

所以,对于电力公司的制度改革、放弃核能等事项,经产省一直都是犹豫不决的。

2. 政企分开

在事故处理中,东电只看重自己的利益,执意用当时奇缺的淡水降温,而不就近取材用海水。他们就是怕海水中的盐分会导致废堆,带来巨大的经济损失。即使在现场站长吉田已开始注入海水,却受到东电高层的指挥干扰,还是将海水、淡水的来回切换,耽误了冷却时间。在安全壳压力过大时,也只用“泄放”这种污染环境的做法应对。

最初,政府没有干预企业救灾,只能被动接受有限且无效的信息。直到东电表示要撤退,首相当机立断,成立了联合总部。他到东电总部大楼才知道,东电总公司是通过24小时的电视电话与各个核电站现场联系的,在处理事情的时候总是慢一两拍。

在事务局局长细野的领导下,联合总部于4月1日成立了6个项目组,分别是中长期应对(辐射屏蔽)、辐射燃料提取和转移、远程控制、长期冷却工程、辐射积水回收和处理,以及环境影响评价。不仅东电,经产省、能源厅、保安院、警察厅、消防厅和自卫队也加入其中,联合总部的总人数达到200人。在细野的掌舵下,构筑起系统的应对体制,此后日本政府和东电终于能够真正面对核电站事故了。

3. 外包制度

当时,正在对福岛第一核电站4号机组进行例行检查,现场有超过5 000名的分包商员工,加上东电职员,共有6 400人。大部分人在地震后离开了核电站,留下处理事故的大部分是东电职员,约850人。

最后,吉田决定留下注水作业等所需的70人左右,其余暂时撤到福岛第二核电站避难。留下的男人们后来被称为“福岛50死士”,他们的身份一直保密,也有分析称这些勇士其实就是分包商的员工。因为,东电正式职员不愿意去现场,而分包商员工更精通现场的业务。之所以不公开死士的身份,一是层层分包,已搞不清楚具体的人名;二是怕外包制度从此曝光,影响东电的形象。

4. 电力规格不统一

日本国内各个区域的电网规格不一,由于历史的原因,关东为欧标50Hz,关西为美标60Hz。频率不同使东西电网无法直接并网,只能通过背靠背换流站(先将交流电变成直流电,再逆变成交流电)间接连接,而且两个电网互相支援的能力也只有100千瓦。所以,在福岛核电站发生事故时,关西人民即使节省下电力,希望支援东部,也受到换流站的限制,连关西赶来救援的电源车也无法直接使用。

5. 缺乏专业智囊

首相的幕僚以及应对灾害的专业机构缺乏足够的水平,无法提供专业的建议,导致救灾决策的重大失误。

经产省负责推进核电站的发展,它旗下的保安院则担负着安全规制的职责。然而,此时的经产省完全缺乏危机应对能力。

保安院的院长寺坂信昭是从东大经济学院毕业的,完全不懂核电站。寺坂及片山等保安院干部第一次听说1号机组的应急冷却装置IC以及2、3号机组对应的RCIC等名称。由于福岛第一核电站已断电,没有自动传送重要数据,经产省的“紧急情况应变支援系统”、“紧急状态下环境剂量情报预测系统”成了摆设。福岛第一核电站事故造成了骇人听闻的污染,保安院已经进行了多次检测,但一直隐藏这些数据,并没有向公众披露,连首相官邸的高官们,包括菅在内,都从未收到任何相关信息。

为了从保安院及原子能安全委员会等之外的渠道,听取专业人士的意见,菅不得不通过私人关系去找母校东工大的学者比野靖。可这位也不是原子能专家,专业是计算机系统设计,但菅却请他一同出席了重要会议。

聚集在首相官邸的学者、行政官员、东电员工等原子能专家们,只会面面相觑,不敢回答任何问题。即便受到批评,也只是低头沉默不语。这些技术人员、科学家、经营者,根本没有提出解决方案或防止事故再发生的对策。唯一给出确定回答的是原子能安全委员会委员长班目,他信誓旦旦地向菅直人保证“不必担心,不会发生爆炸”。然而,电视画面中的福岛第一核电站,根本就不是什么挥发性的白烟,这就是爆炸。他马上又改口称,之前说的不会爆炸是指压力容器,不是核反应堆厂房,因为楼栋里有空气。

面对如此窘境,菅的亲信下村非常意外,感叹如此众多的名校精英却只能在老师划定的考试范围内拿到100分。对于超纲问题,大家就只能得0分,根本无法应对预料之外的情况。班目、保安院、东电都是如此。

三、废堆的处理

发生事故的福岛第一核电站已成为废堆,内部仍有高放射性废弃物,需要进行安全处理。以美国的三里岛核电站事故为例,在事故发生14年后,才把熔化的核燃料取出,并用列车运到爱达荷州的国家实验室储存。

在福岛,仍然有16万多人被迫过着流离失所的生活,重建工作远未完成,对堆芯熔毁的核反应堆的处理也进展迟缓。和东电一样属于战犯的经产省,只是剥离了原子能安全保安,而免于承担其他任何责任。不仅如此,民主党政府垮台后,自民党内阁上台,经产省占据了权力中心,依然可对安倍政府发挥强大的影响力。

对于毫无愧疚的经产省官员们,作者愤恨地说道,“他们才是日本的堆芯!”

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