【能源史话06】核电之殇

作者：科学边角料

前面我们提到，核能已经以武器的形式，展示了它毁天灭地的能量。

而大部分科学家和爱好和平的民众们更希望，把强大的核能用在更加和平的地方。最典型的，就是用核能来发电了。

# 核电站

核电站的原理其实很简单，它跟火电站一样，都是通过烧水，用水蒸气推动发电机。只不过核电站的燃料不是煤而是核反应堆，但驯服核反应堆乖乖工作并不是一件容易的事情。

1954年，苏联的奥布宁斯克核电站投入使用，这是世界上第一个接入电网的核电站。但从1955年起，核电站事故也陆续出现了。

对于核电站事故，国际原子能机构（IAEA）和经合组织（OECD）给出过一个评级标准（下面中显示的0-7级）

核电站事故等级，图片来源：Wikipedia

从20世纪50年代到80年代间，也发生过5级、6级这样比较严重的核事故（比如1957年的克什特姆核废料爆炸事故，1979年三里岛核事故），但仍然没有阻挡各国轰轰烈烈建核电站的步伐。

但1986年，7级核事故出现了。

# 切尔诺贝利之殇

1986年4月25日，切尔诺贝利核电站准备进行一次实验。这本是一次确保核电站安全的实验，但没想到，成为了核电历史上最惨痛的灾难之一。

首先，原定在白天进行的实验，被推到了凌晨。这时候，白班的操作人员已经下班了，晚班操作员临时得知要进行试验，自然是匆忙上阵，但他们要面对的实验并不简单。

实验是为了搞清楚，在核反应堆突然停止运行之后，核反应堆的余温还能不能继续发电？如果能，能维持多久？

这对维持冷却水循环系统的运作至关重要，如果冷却水停止运作了，核反应堆的余温很可能会烧坏反应堆，造成严重后果。

在这次实验之前，切尔诺贝利已经进行过3次这种的实验了，但均以失败告终。这一次，同样没有逃过失败的命运。

在这里需要说明一下，当时故现场人们到底是怎么想的，为什么会做出各种操作，已经无从得知。接下来的事故描述，是通过国际核安全咨询小组（INSAG）对切尔诺贝利事件出具的两份调查报告，大致还原的。

当天凌晨，实验正式开始。按照计划，反应堆功率被降到了700瓦左右。但不知道什么原因，反应堆的功率没有保持在这一功率上，而是继续下降，降到了正常功率的1%，几乎停堆。

突然停堆可能会影响冷却水循环系统，这是一个非常危险的事情。于是，现场操作人员一下子拔出了大量的控制棒，让反应堆功率迅速提升。

但因为之前反应堆功率降得太低了，冷却水循环受到了影响，反应堆功率突然增加，冷却管里的水蒸气开始增加。如果蒸汽压力过高，很可能会造成蒸汽爆炸，后果不堪设想。于是操作员按下了紧急停堆按钮。

这一按，酿成了悲剧。

本来，紧急停堆之后，大量控制棒会一齐插入核反应堆，让链式反应停止。但切尔诺贝利的反应堆和控制棒设计存在缺陷，控制棒插入后，反应堆没有立即停止，而是突然加速，反应堆功率瞬间提升。

这下冷却水系统更是不堪重负了，大量水蒸气形成了极高的压力，终于发生了爆炸。

这一炸，破坏了核反应堆的结构，更多的蒸汽产生，引发了更剧烈的爆炸，一部分反应堆燃料和石墨被炸得到处都是。

毫无疑问，这已经是一场灾难，但如果后续处理得当，还可以把危害控制到最低。但可惜的是，在爆炸发生后，人们对现场的情况做出了错误的判断。

首先，第一批消防员得知发生了火灾，立即就赶往了火灾现场，可没有人告诉他们，现场可能发生了核泄漏，这让消防员们暴露在致命的辐射中灭火。

另外，当时应堆的堆芯已经在爆炸中损毁了，不会继续发生链式反应，但是消防员们花了大量时间在冷却堆芯上，这也让他们更长时间暴露在可怕的辐射里。

更糟糕的是，在核泄漏出现之后，当地政府并没有立即疏散民众，而是在36小时之后，才开始疏散核电站周边的67000人，这些民众也受到了高剂量的辐射。

在随后的几个月里，又有大约20万人被迁移重新安置。

这次事件，泄露的放射性物质除了波及苏联境内的许多国家，还影响到了英国、法国、德国、瑞典、土耳其等等十几个国家。

根据世界卫生组织的评估，切尔诺贝利事故导致的死亡人数大约为4000人。当然了，对于切尔诺贝利造成的死亡人数衡量标准并不统一，因此版本众多，比如一些反核机构甚至认为导致了98万人过早死亡[1]。

但毫无疑问的是，切尔诺贝利造成了几十万人离开家乡，也让许许多多人开始担忧核电的安全性，但核电之殇还不止于此。

# 福岛第一核电站事故

2011年，福岛第一核电站事故发生了。这起事最先被定级为6级。但随后，事态继续恶化升级，最终成为一起7级事故。

福岛核事件的诱因是天灾，但在事前预防和事后处理不当上，就绝对算得上是人祸。

2011年3月11日，日本发生大地震之后，福岛核电站的反应堆停机。在经历了切尔诺贝利事件之后，核电站对反应堆停机，还是有周密准备的。福岛核电站的柴油发电机立即启动，以维持冷却水系统工作。

但这次地震还引发了巨大海啸，14米高的巨浪扑向福岛第一核电站。

其实，早在设计之初，核电站的建厂高度是海拔30米，本可以对抗这次海啸，但当时为了方便设备引入，东电公司将海岸夷为平地，让核电站的海拔降低了20米[2]，这给海啸冲进核电站埋下了伏笔。

另外，在2000年以后，东京电力公司有几次的内部报告里都提到，未来可能会出现10米甚至15米的特大海啸，应该把防护墙的高度提高[2]。

但东京电力公司的领导层觉得海啸这种的事情没法验证，花大量的价钱提高防护墙不划算，因此防护墙一直没有增高，这一来，又给了海啸冲进核电站的机会。

海啸发生后，14米高的滔天巨浪毫无阻碍地冲进了核电站，冲毁了各种设备，其中就包括柴油发电机。

没了柴油发电机，冷却水系统不能正常运作，这下，反应堆的热量再一次积累，切尔诺贝利的悲剧即将重演。

而在接下来的救援中，一系列问题又让冷却水系统迟迟无法修复，比如调来的备用电源车与反应堆电压不匹配，临时架设的电缆被反应堆爆炸炸毁，军用发电车过大无法空运等等。整个事件不断升级，最终反应堆堆芯烧穿了安全壳，发生了严重的核泄露。

# 核能到底安不安全？

这两场核事故的后果都是灾难性的，那核电站到底安不安全？

这两起核事故中，切尔诺贝利是第一代核反应堆，而福岛第一核电站事故虽然发生在21世纪，但核电站机组投入使用时间跟切尔诺贝利相差不大（福岛1号机组的投入使用时间比切尔诺贝利的机组都要早），属于第二代核反应堆。

这两代核反应堆在设计的时候当然也有周密的安全性考虑，但毕竟缺乏实践经验，再加上不可预测的事件，确实可能引发灾难。

但从切尔诺贝利事件发生之后，世界各国就已经积极推进更安全、更可靠的第三代核反应堆了，比如，我们国家的华龙一号，就属于三代技术。

第三代核反应堆技术已经比较成熟并且投入使用了。而且，第四代核反应堆也在研发中，在新技术的加持下，核反应堆本身会更加安全可靠。

另外，考虑到原料开采、运输、发电，废物处理的整个生命周期，在各种发电方式里，核能绝对算得上是一种清洁能源。

图片来源：our world in data

根据统计[3]每发电一兆瓦，因为发电造城的意外死亡或者空气污染引起的死亡率里，核电远远低于火电。是仅次于太阳能的清洁、安全能源。

可以说，人类不该因为几次事故而因噎废食，不断吸取教训，开发更加安全可靠的核电站才是更好的做法。

当然了，除了核裂变，原子还能发生一种更厉害的核反应——核聚变。如果能驯服这种强大的能量，现代的核电站在它面前都将黯然失色。

参考文献：

"CRDP: Chernobyl Recovery and Development Programme". United Nations Development Programme. Archived from the original on 4 July 2007. Retrieved 31 July 2010.

Clarke, Richard A.; Eddy, R.P. (2017). Warnings: Finding Cassandras to stop catastrophe. Harper Collins. p. 84.

https://ourworldindata.org/nuclear-energy

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来源: 星空计划

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