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澳门威尼斯日本军方已经开始清理福岛核电站附近受到辐射影响的地区

五月 5th, 2019  |  科学

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见这里

作者: Geoff Brumfiel & David Cyranoski

翻译: 庄、安婆婆、歪歪

校对: Fujia Ent

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8日本军队已经开始清理受到核泄漏影响的区域。路透社/共同社8

海啸引起核电站爆炸,打击了全球公众对核电业的信心,重创这项工业。

日本军方已经开始清理福岛核电站附近受到辐射影响的地区。

(路透社/共同社)大型9.0级地震及由此引起的海啸在3月11日袭击了日本,造成数千人死亡,无家可归者不计其数。

但这场自然灾难最为意想不到的后果,却是造成了福岛核电站的仍在不断发展的核泄漏危机。在本期《自然》付印时,核电站工作人员还拼搏于对付好几个出现冷却故障的反应堆,三个机组在地震时出现了部分堆芯熔毁,而一些储存在工厂里的乏燃料被曝露在空气中,开始释放放射性物质。

情况甚至可能变得更糟,那些过去十年来致力于振兴核能应用的科学家和工程师们承认,这次事件不仅是1986年切尔诺贝利核灾难以来状况最糟的一次,更要命是,它对核工业技术也带来了毁灭性的打击。“事情很严重,这么说一点也不言过其实。”伦敦帝国理工学院核工程中心的负责人Robin
Grimes如是评价。他是一个核电的支持者。

危机始于当地时间周五(11日)下午2点46分,正好是大地震发生的时间(见
Nature相关文章
)。处于震区的四个反应堆堆芯迅速被插入控制棒,有效地进行了关闭(见
Nature图解
)。不过,关闭之后堆芯中的放射性元素仍在放出热量。此时电冷却泵因没有电网供电而停止,用以后备的柴油发动机开始运转,冷却用的超纯水则继续在堆芯周围循环。

大约过了半个小时左右,离震中不远的福岛核电站面临危机。一道水墙冲垮了保护核电站的海堤,并一举毁坏了主要后备柴油发电机。所以,正如东京大学的核工程师Mitsuru
Uesaka所言:“问题不是地震,是海啸。”洪水彻底摧毁了油罐及备用供电系统的其他主要部分。

冷却系统一旦崩溃,1号反应堆就率先升温了,堆芯里的水开始沸腾,使得巨大钢容器中的温度和压力不断上升。随着温度飚升,燃料棒的锆合金外壳显然是破裂或熔化了,和水蒸气反应,生成大量氢气。

钢容器中的压力在12日下午已达到令人担忧的地步,面对此种情况,福岛核电站的经营公司东京电力做了个冒险的决定,把含放射性物质的蒸气排放出去。对于这个决定,一位前东芝工程师Masashi
Goto(其工作主要为设计和检测容器)的看法是:“当时也没有其他选择了。”然而大约在3点30分左右,正当他们刚刚宣布放气之后不久,1号堆发生了爆炸,原因被认为是堆芯中产生的氢气释放出来后遇到外界氧气而爆炸。爆炸的冲击力很大,把反应堆的表层建构撕开了,还好加固过的容器得以保持无损。

澳门威尼斯,为防止反应堆燃料棒外壳进一步熔化,或反应容器破裂,反应堆的操作员们决定采取紧急措施。晚上8点20分,他们向1号反应堆灌海水,这样这个反应堆算是报废了。为了保险,他们又向堆芯加注了能够吸收中子的硼酸。

在过去的两天里,福岛另外两个仍在运行的反应堆采取了相似的操作。3月13日下午,更多柴油发电机停止工作,2号和3号堆有过热的危险。当天晚上,操作员向3号堆注入了海水和硼酸。次日晨,3号堆也发生了爆炸,据推测是大量氢气爆炸。同时有报告称2号堆的冷却水已经快蒸干,14号操作员又灌注了海水。

3月15号早上6点14分,2号堆反应容器之下的抑压池爆炸。Uesaka说,和前几次爆炸不同,这次爆炸更靠近堆芯,导致更高密度的辐射泄漏出来,而且人们更加担心堆芯和周围的容器会受到损坏。同一时段,4号堆意外起火。地震时该反应堆已停机,正在例行的检查中,人们推测起火原因是:原本储存在建筑下方的深池中的旧燃料棒暴露并过热,放出大量易爆的氢气。在4号堆爆炸并起火后,其外部检测到的辐射强度急剧升高。福岛核电站的辐射监测计在一段很短的时间内探测到了最高400毫西弗每小时的辐射剂量,是法定限量的400倍,达到了核泄漏危机以来的最高值。

这三个遭遇险情的反应堆估计均已发生堆芯燃料棒的局部熔化。由于燃料中的放射性物质会逐渐衰变,那么只要堆芯没有彻底熔毁,用过的燃料也没有起火,这些反应堆的险情将会逐日减轻。但为了避免进一步的危害,大部分专家的共识是降温行动必须再持续几周。要完全清除核污染则需花上几年甚至几十年的时间。

本期Nature付印之时,情况仍在不断变化中。但有一点比较清楚的是,此次事件给核工业带来的衍生后果将会广泛影响到全球。日本国内的评论已经开始质疑全国范围内的54座核反应堆是否都有足够的地震防护措施,这个议题早在2007年柏崎刈羽核电站经历了一次大的地震时就被讨论过(详见Nature
448, 392–393;
2007)。日本的监管机构无疑会在未来几周内对反应堆安全进行强力审查,即使那些未受损害的核电站要重新启用,也可能因此推迟。而邻近的印度已经决定“重温”一下他们建设反应堆的计划了。

在德国,反对核能的声音一直很强烈直接。这场灾难又迅速将“是否应该延长已经老旧的核反应堆寿命”的激烈辩论提上了日程。2002年4月,立法者限定核发点站的平均工作时间为32年,但是在去年12月,保守派政府重新修订了此条法律,将1980年之前建造的核发电站的法定寿命延长了8年,而将1980年之后建造的发电站的法定寿命延长了14年。现任的德国总理默克尔已经要求相关方面暂定这一寿命延期法规的生效,希望给相关人员更多时间来重新评估安全性问题。七个核发电站在这一期间将被停止运行。

瑞士也已经相应暂停了延长核电站寿命的计划。然而,意大利政府说日本的灾难不会影响他们重启核能源的计划。他们曾经在切尔诺贝利事故发生之后一度停止了核能源计划。波兰首相也表达了他对于他们国家首台核电站的新型反应堆设计之安全性能的信心。

政治和监管上的效应在美国似乎同样深远。“这场灾难将突出显示核电站的脆弱性和潜在的辐射泄漏严重性。”国会议员Edward
Markey
(民主党成员,麻省)在写给美国核监督委员会(NRC)的信中说道。他还要求委员会提供现今与未来的核反应堆设计细节。来自美国麻省坎布里奇忧思科学家联盟(UCS,一个由科学家们组成的美国非政府监督组织)的分析员Ellen
Vancko表示,“核复兴”的计划已经因美
国经济上的困难和化石燃料的低价而产生了一些问题。

但是核电站面临的最大困难最终在于公众新一轮蔓延的恐惧,伦敦的核顾问John
Large如是说。随着事故的展开,至少18万地震的受灾人群已经被疏散,离开了福岛核电站区域与周边同样存在冷却问题的核电站地区。照片中,身着防护衣的安全检查人员用盖革计数器为孩子们检查,这不禁让我们回忆起切尔诺贝利的那场灾难。“现在真正的问题在于,公众在未来的十年里会对核电站谈虎色变,尤其在美国和欧洲。”

从Grimes个人意见来说,他相信这场事件实际上是证明了核电站的安全性。福岛的核电站已经建成三十多年了,在经历了日本历史上最大的地震和极大的海啸攻击之后,至少目前,大部分危险的放射性物质并没有泄露,“实际上,这是一个胜利”
。他又补充道:“但公众能够看到这一点吗?很遗憾,我觉得不能。”

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