了解核电与核安全 冷静面对日本核泄漏

　　从理论上讲，地震发生后，核反应堆会自动关闭，但是停堆后核燃料仍会产生大量余热，急需冷却。但是，福岛第一核电站因为外部电网完全瘫痪，应急柴油发电机也被海啸袭击损毁，所以冷却系统无法工作，反应堆堆芯温度持续上升，堆芯开始熔化。为了防止出现烧穿保护层而导致核泄漏的事故，工作人员开始向压力容器注水降温。然而，反应堆核燃料组件的外壳含有金属锆。锆在高温下会将水分解为氢气和氧气，导致安全壳内的气压持续升高。为防止气压过高而导致安全壳破损，日本核安全部门下令向外释放蒸汽，富含氢气的混合蒸汽在释放过程中与氧气化合，发生了氢气爆炸。

　　福岛第一核电站事故变化态势

　　日本发生9.0级特大地震后，福岛第一核电站损失严重，6个机组中的4个受到影响。

　　1号机组：3月12日，确认反应堆堆芯燃料开始熔化后，工作人员采取释放反应堆容器内蒸汽并灌入海水的方法以减压降温，当日下午发生氢气爆炸，但安置反应堆的容器本身并未在爆炸中损坏，当晚，燃料棒熔毁初步得到遏制。

　　2号机组：3月12日，工作人员开始释放反应堆容器内的蒸汽；14日，堆芯可能已经出现部分熔毁；15日，发生了一次氢气爆炸，所不同的是，这次爆炸的位置是在安全壳内。爆炸后，核电站大门附近已检测到比平常高出8倍的辐射量，证明反应堆安全壳已出现破损。

　　3号机组：3月14日发生与1号机组情况类似的氢气爆炸，反应堆所在建筑遭到损坏，反应堆堆芯燃料部分熔毁，但放置反应堆的容器损坏的可能性很小；15日，反应堆建筑上方出现白色蒸汽，机组附近辐射量最高达每小时400毫西弗。

　　4号机组：3月12日，丧失冷却功能；15日，日本内阁官房长官枝野幸男说，4号机组可能发生小规模氢气爆炸，有起火现象，但不会是核燃料起火。16日，4号机组核反应堆所在的建筑出现火焰，但30分钟后火焰熄灭。

　　日本核电为何险情不断？

　　霍桃

　　机组为何接连爆炸？

　　北京时间3月12日下午14:30左右，日本福岛第一核电站1号机组内传出爆炸声并冒出白烟，事故被认定是由于反应堆里的高温所致。地震发生后，福岛第一核电站很快就关闭了反应堆，但核反应堆在停堆后仍需要对堆芯进行长时间冷却，如果一直得不到冷却，也会使得堆芯达到上千度的高温。任其发展会导致核燃料熔化，保护层被烧穿，最终造成核泄漏。福岛第一核电站的冷却系统需要由外部电网或者应急柴油发电机提供动力，然而，特大地震完全切断了外部电网，应急柴油发电机也因海啸的袭击而全部损毁，这使得冷却系统失去所有外部动力供应，堆芯温度持续上升。日本核安全部门在确认高温已导致1号机组反应堆堆芯开始熔化后，决定直接向压力容器注水降温。然而糟糕的是，反应堆核燃料组件的外壳含有金属锆。锆在高温下会将水分解为氢气和氧气，导致安全壳内的气压持续升高。12日凌晨1号机组安全壳内的气压就已达设计值的1.5倍。为防止安全壳内的气压过高导致破损，日本核安全部门下令向外释放安全壳内的蒸汽，但富含氢气的混合蒸汽在释放过程中与氧化合发生爆炸。到15日，福岛第一核电站的1、2、3、4号机组都先后发生氢爆。

　　海水降温是否有效？

　　多家日本媒体称，东京电力公司向核反应堆内注入海水，等同于宣布该机组报废。

　　我国的核专家表示，目前采取的措施是一个积极控制堆芯熔化的办法，核反应堆停堆之后，不用硼酸而用普通水也是可以达到控制温度的作用的。至于海水和淡水，都可以用，应该就现场情况来分析，哪一个有利于执行，就用哪一个。如果两个都具备的话，应该先用淡水，原因是由于淡水对于设备、管道的腐蚀作用小一些，海水腐蚀性大一点。但现在最重要的是控制堆芯温度，因此海水也可以用。最新报道称日本抢险队打算注入硼酸，这是避免它恢复临界状态的积极措施，有一定的预防作用。同时，专家警告说，直接将海水注入反应堆降温带来的不只是机组报废的问题。现在，核燃料部分熔化，安全壳已破损，用海水给核燃料降温时会带出大量放射性物质。这样的废水必须得到专门存放和处理，如果直接排放将带来环境问题。

　　切尔诺贝利会重演吗？

　　核电站的发电原理简而言之，是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。

　　核反应堆由控制棒和燃料棒组成，燃料棒利用铀—235在链式反应过程中产生的热能来发电，而控制棒则是用来抵消多余反应的，当反应堆内的控制棒下降到燃料棒之间时，链式反应可在两秒内停止。此外，为了在发生事故时快速停堆，核电站还设置了安全棒。平时安全棒被置于堆芯之外，发生事故时靠重力或其他外力，在0.1～1秒的时间内自动插入堆芯，将链式反应熄灭，以免造成损坏或危险。

　　福岛第一核电站采用的是沸水反应堆。其核反应堆外有3层屏障：包括核燃料壳，第二层的压力容器，第三层的安全壳。福岛第一核电站的爆炸，是在核反应堆外发生的氢气爆炸，日本政府根据国际核事故分级表将其鉴定为四级，属于核电站内事故，与原子弹爆炸完全不同。因此，俄罗斯专家认为，福岛第一核电站不可能像切尔诺贝利核电站那样熔毁。“所以事情都会控制在核电站内，不会有重大灾难。”

　　核电发展与安全原则

　　张黎

　　1 全球核电发展规模有多大？

　　1954年，前苏联建成了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。此后的几十年，世界范围内的核电站迅猛增加。

　　根据国际原子能机构2011年1月公布的最新数据，目前全球正在运行的核电机组共442个，核电发电量约占全球发电总量的16%，正在建设的核电机组65个。

　　拥有核电机组最多的国家依次为：美国104个、法国58个、日本54个(世界核工业联合会公布的数字为55)、俄罗斯32个、韩国21个、印度20个、英国19个、加拿大18个、德国17个、乌克兰15个。各国核电装机容量的多少，很大程度上反映了各国经济、工业和科技的综合实力和水平。核电与水电、火电一起构成世界能源的三大支柱，在世界能源结构中有着重要的地位。

　　国际原子能机构预计，到2030年，全球运行核电站将可能在目前的基础上增加约300座。世界核能协会预计，“到2015年，全世界可能平均每5天就会开工一个装机容量约1000兆瓦的核电站。”

　　2 核电发展经过了哪些阶段？

　　从核电技术发展上说，全世界20世纪50年代和60年代建成的核电站所应用的技术基本统称为第一代核电技术；70年代建成的核电站所应用的技术基本统称为第二代核电技术。

　　早在80年代，针对当时已经开始显现的核能安全与经济性的问题，以美国为首的各核能主要发展国家就开始了第三代核能技术的研发。尽管90年代全球核能进入了缓慢发展的“低谷期”，但这些国家和相应核电技术企业一方面根据市场大规模地调整核电产业，另一方面依然广泛深入地开展了第三代核能技术的研发。至今，第三代核电技术已完全成熟。

　　进入21世纪，又以全球共9个国家于2001年7月在美国宣布成立“第四代国际论坛”为标志，开始了旨在进一步提高核能利用的安全性、经济性、核不扩散性和可持续性的第四代核能技术的研发。第四代核电技术预计在2030年前后实现商业利用。

　　3 核电安全的基本原则是什么？

　　纵深防御是核电安全的基本原则，指的是前后依次设置的多层次安全保护，其目的是保持核电厂的功率控制、燃料冷却和放射性物质包容这3个基本安全功能，并有助于确保环境和公众的健康与安全。