日本核危機10日記：危機還將持續多久?

　　之一——連環(huán)爆炸 福島核電站驚魂

　　3月11日當地時(shí)間14時(shí)46分左右，日本東北宮城縣北部地區發(fā)生9.0級地震(矩震級，USGS數據)。地震發(fā)生之后，附近地區的幾座核電站隨即被關(guān)閉。然而，由于冷卻系統在地震中遭到破壞，福島第一核電站的反應堆連續發(fā)生氫氣爆炸。本世紀以來(lái)最嚴重的核泄漏事故震驚了世界。

　　鏡頭一 冷卻系統被廢

　　3月11日，大地震發(fā)生。福島第一核電站的反應堆隨即被全部關(guān)閉。但反應堆內的溫度不斷升高。當地時(shí)間12日15時(shí)36分，1號機組內傳出爆炸聲。

　　上海交大專(zhuān)門(mén)研究核反應堆安全評估的曹學(xué)武教授分析說(shuō)，在地震來(lái)臨之后，核電站就已經(jīng)停止反應堆運行，但其內部還會(huì )因為核燃料的衰變產(chǎn)生衰變熱。在正常的情況下，可以通過(guò)停堆冷卻系統用循環(huán)水把熱量帶出去?；蛘哂貌裼蜋C帶動(dòng)的應急冷卻系統循環(huán)水把熱量帶出去。但地震不但破壞了正常的電力供應，也把應急冷卻系統給“廢掉”了。

　　原本用來(lái)冷卻反應堆的水就變成了蒸汽。核燃料也是金屬，遇到自己放出的熱量就會(huì )熔化，變成液體和氣體。核燃料熔掉了，那么就會(huì )有放射性物質(zhì)出來(lái)。此時(shí)，如果接著(zhù)開(kāi)閥放水蒸氣，放射物質(zhì)泄漏不可避免。

　　核燃料外面有一個(gè)鋯做的包殼。如果核燃料發(fā)熱包殼被加熱到1200℃以上，就會(huì )和水發(fā)生反應，生成氧化鋯，并放出氫氣。氫氣與空氣混合之后，一旦遇到火花，就會(huì )發(fā)生爆炸。

　　鏡頭二 急!2號機組爆炸

　　14日晚，情況似乎稍微穩定了一些，惡化的勢頭似乎得到了遏制，各機組都在等待排氣減壓，3號機組也已經(jīng)注水冷卻。當晚，關(guān)心福島核電站形勢的人們也漸漸安然睡去。

　　然而，形勢突然急轉直下，2號機組內的壓力在當晚突然猛增。當地時(shí)間15日6時(shí)10分，2號反應堆又發(fā)生爆炸。

　　中國環(huán)保部核與輻射完全中心研究員柴國旱在接受本報記者采訪(fǎng)時(shí)表示，這次爆炸的原因可能有兩種：第一種是鋯水反應產(chǎn)生的氫氣和氧氣發(fā)生反應而造成的。根據設計，在事故工況下安全殼中會(huì )自動(dòng)注入氮氣等惰性氣體，使安全殼內氫氣不容易發(fā)生燃爆，但估計由于事故過(guò)程比較長(cháng)，大部分氮氣已經(jīng)排到安全殼外，安全殼內的惰性氣氛喪失，當氫氣和空氣達到一定比份時(shí)發(fā)生化學(xué)反應產(chǎn)生爆炸。另一個(gè)原因也可能是安全殼超壓導致破損。爆炸后抑壓池的壓力隨之由3個(gè)大氣壓降到1個(gè)大氣壓，說(shuō)明安全殼有可能破裂，可能伴有放射性物質(zhì)釋放。

　　鏡頭三 乏燃料之危

　　當地時(shí)間15日6時(shí)15分許，在地震發(fā)生前已經(jīng)處于維修狀態(tài)、并未工作的4號反應堆起火，并發(fā)生爆炸。明火不久被撲滅。爆炸之后，4號反應堆外圍建筑出現了兩個(gè)直徑達8米的大洞。乏燃料池的風(fēng)險越來(lái)越大。

　　柴國旱表示，乏燃料是從反應堆中移出的用過(guò)的核燃料。乏燃料始終保有一定的余溫，而余溫來(lái)自裂變產(chǎn)物的放射性衰變。因此，這些乏燃料必須儲存在冷卻池中直到衰變的結束。如果冷卻池中沒(méi)有足夠的冷卻水，那么水的蒸發(fā)將會(huì )使得乏燃料暴露在空氣之中。乏燃料溫度過(guò)度會(huì )引發(fā)火災，如果乏燃料熔化，也有可能因為澆到一起，距離過(guò)近而“熱情重燃”，回歸鏈式反應。因為乏燃料池沒(méi)有壓力容器保護，所以燃爆之后建筑直接破損，可能造成最嚴重的輻射物質(zhì)泄漏。

　　福島第一核電站在地震、海嘯后連續發(fā)生爆炸、燃燒和核物質(zhì)泄漏事故。由此，我們可以發(fā)現福島一號核電站設計上的幾大缺陷：第一，外部電源和自帶的應急電源在地震和海嘯中被破壞;第二，在失去電源的情況下無(wú)法為發(fā)熱的核材料降溫;第三，高溫下的鋯水反應產(chǎn)生的大量氫氣無(wú)法及時(shí)處理造成爆炸;第四，乏燃料池缺乏防護，造成過(guò)熱燃燒破壞廠(chǎng)房，泄漏大量放射性物質(zhì)。

　　■ 基本原理

　　核電站如何保安全?

　　工作 原子裂變，制造蒸汽

　　核電站的原理和火電站基本一樣?；痣娬究咳紵夯蛘呷加图訜崴?，產(chǎn)生高壓蒸汽推動(dòng)汽輪機發(fā)電。而核電站則利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能把水變成蒸汽。

　　核電站中熱量的源泉是“重核裂變”。這個(gè)過(guò)程會(huì )釋放出巨大的能量。例如，用一個(gè)中子轟擊鈾235的原子核，它就會(huì )分裂成兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核和2-3個(gè)中子，并釋放出能量。如果其中一個(gè)新產(chǎn)生的中子去轟擊另一個(gè)鈾235原子核，便引起新的裂變，裂變反應不斷地持續下去，從而形成了裂變鏈式反應，與此同時(shí)，核能也連續不斷地釋放出來(lái)。

　　控制 用“控制棒”限制反應

　　想把核裂變的能量變成電，第一步就要控制鈾裂變所放出的能量。如果任由這些軸塊們反應，那么它們很快會(huì )過(guò)熱燒壞。切爾諾貝利事故就是因為軸燃料過(guò)熱燒壞導致的。

　　為了防止燃料燒壞，在鈾束里面，鈾棒之間要放入“控制棒”，控制棒由能夠吸收中子的材料制作，能阻擋鈾之間互相轟擊的中子，降低反應速度，控制人員就可以用升高和降低控制棒來(lái)控制裂變反應的速度，想快點(diǎn)就把它們抬起來(lái)，想慢點(diǎn)就把它們降下去。簡(jiǎn)單言之，那些鈾束就在人的控制下，發(fā)出剛好夠用的熱量。

　　安全 擁有三重保險

　　核燃料不像石油、煤炭，會(huì )熊熊燃燒。它們“安靜”地釋放熱量，如同特大號的“熱得快”，把水變成蒸汽，推動(dòng)汽輪機運轉。和“熱得快”不同，核燃料是危險的輻射物，所以要牢牢地把它們封起來(lái)。

　　上海交大的曹學(xué)武教授告訴記者，福島第一核電站有三道安全屏障：燃料棒外面包有一層金屬鋯制成的殼;第二重是壓力容器，相當于一個(gè)高壓鍋，必要的時(shí)候可以放氣;第三重是“安全殼”，一個(gè)用鋼筋混凝土制造的柜子?？雌饋?lái)這些安全措施固若金湯，在核電站的日常運行中也確實(shí)如此。但一場(chǎng)驚人的地震改變了一切，一個(gè)又一個(gè)防線(xiàn)被攻破。