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   北京時間3月28日消息，據(jù)美國國家地理網(wǎng)站報道，世界正處在核能大規(guī)模擴張的邊緣，面對剛剛發(fā)生的日本福島第一核電站危機，我們不得不提出這樣的疑問，新建造的反應堆在出現(xiàn)電力故障時的安全性能否超過福島核電站？這個問題的答案似乎是“未必”。福島核電站是日本歷史最為悠久的核電站之一，電力故障導致反應堆溫度升高到危險程度并引發(fā)核危機。

3月22日，身穿防護服的工作人員向福島第一核電站受損的4號反應堆注水，以進行冷卻。新核電站設(shè)計依靠集成的被動安全系統(tǒng)在發(fā)生斷電故障時進行冷卻，但這種核電站的發(fā)展較為緩慢。

　　被動安全系統(tǒng)“少見”

　　采用被動安全系統(tǒng)的反應堆能夠應對類似日本福島核電站發(fā)生的事故，即斷電導致無法泵水冷卻放射性燃料和乏燃料。然而，全世界在建的65座核電站中只有4座采用這種設(shè)計。(美國佐治亞州和南卡羅來納州的4座反應堆仍處在現(xiàn)場準備階段，等待政府批準。)

　　全世界在建的核電站中有47座反應堆采用第二代設(shè)計，與上世紀70年代建造的福島核電站相同，沒有集成被動安全系統(tǒng)。核電站運營商指出，即使最初設(shè)計時沒有集成被動安全系統(tǒng)，現(xiàn)有反應堆或者在建反應堆也可添加這種系統(tǒng)或者采取其他改進措施。美國工業(yè)貿(mào)易組織核能研究所表示，南加利福尼亞州沿岸的圣奧諾弗雷核電站進行了改進，允許操作人員使用一個地心引力驅(qū)動的系統(tǒng)，在斷電情況下保證水循環(huán)以冷卻核電站。

　　但類似這樣的改進仍存在局限性。核能研究所戰(zhàn)略計劃執(zhí)行理事阿德里安·海默爾表示：“需要為核電站準備大量水，一旦發(fā)生地震，蓄水池將受到何種影響？”這也就是為什么要在最初的設(shè)計階段采用被動安全系統(tǒng)。

　　全世界有哪些核電站通過采用引力驅(qū)動系統(tǒng)或者其他安全措施加以改進？我們沒有任何現(xiàn)成的參考資料。集成被動安全系統(tǒng)的新核電站發(fā)展較為緩慢。核電站需要很長時間獲得政府批準，籌集資金，完成規(guī)劃和最終的建造。在當前這個技術(shù)飛速發(fā)展的時代，核電站的“慢節(jié)奏”顯得有些怪異。當前的很多核電站采用了大量三四十年前研發(fā)的基本技術(shù)。

　　第二代仍唱主角

　　在日本福島第一核電站的6座反應堆中，有5座采用通用電氣公司一項名為“BWR-3”(一種沸水反應堆)的設(shè)計以及Mark 1安全殼系統(tǒng)。全世界有多達92座核電站在建造時采用沸水反應堆設(shè)計，其中有32座裝有Mark 1安全殼系統(tǒng)。與在發(fā)展核能方面走在世界前列的美國和法國的所有核電站一樣，福島反應堆也是第二代反應堆。倫敦世界核能協(xié)會表示，第一代反應堆在上世紀50年代和60年代研發(fā)。英國是唯一一個仍運營第一代反應堆的國家，例如北威爾士的維爾法核電站。

　　海默爾表示，1979年的三里島核危機迫使人們對核電站設(shè)計的風險性和安全性重新進行評估。他說：“如果發(fā)生斷電事故應如何應對？你必須做到在燃料遭到破壞前恢復供電。”利用地心引力驅(qū)動冷卻水進入反應堆容器便是在出現(xiàn)福島斷電故障時的一種應對方式。想像一下，將一個蓄水池安裝在屋頂，打開水龍頭時利用地心引力讓水通過管道進入廚房的水池。

　　在反應堆內(nèi)，燃料產(chǎn)生的熱量會加熱空氣和水，導致它們通過管道進入熱交換器。海默爾表示，如果發(fā)生斷電事故，一切都會停止運轉(zhuǎn)，出現(xiàn)類似福島核電站那樣冷卻系統(tǒng)失靈的情況。被動安全系統(tǒng)可以為核電站操作人員爭取時間，尋找足以為一系列電池充電的大型發(fā)電機，重新啟動水泵，將水泵進反應堆水池。

　　三代-plus是發(fā)展方向

　　在全世界運營的442座核電站中，只有15座采用第三代反應堆。第三代反應堆在設(shè)計上集成了被動安全系統(tǒng)。日本和韓國各有4座第三代反應堆，加拿大、中國和羅馬尼亞各有2座，阿根廷有1座。日本、中國大陸、臺灣、韓國、芬蘭、法國和俄羅斯在建的第三代反應堆共有14座。

　　根據(jù)核能研究所提供的資料，當前第三代反應堆投入運營時間在1982年至2007之間，并非處在核技術(shù)的前沿。下一代反應堆將是第三代-plus反應堆，在發(fā)生事故時完全依靠被動安全系統(tǒng)。利用地心引力、天然對流而不是電網(wǎng)、柴油驅(qū)動或者電池提供備用電力，是應對核電站冷卻系統(tǒng)面對挑戰(zhàn)時采取的關(guān)鍵舉措。世界核能協(xié)會指出，被動安全系統(tǒng)不依賴于各組件的正常運行、備用電力和操作人員控制，而是單純地依靠物理現(xiàn)象。海默爾說：“一些完全采用被動安全系統(tǒng)的設(shè)計至少能夠在失去交流電供電或者額外冷卻水72小時內(nèi)正常運轉(zhuǎn)。”

　　世界上首批4座第三代-plus反應堆正在中國建造。浙江省三門核電站的反應堆預計可在2013年投入運營。美國也將建造4座第三代-plus反應堆，現(xiàn)正處于現(xiàn)場準備階段。其中有2座位于佐治亞州韋恩斯伯勒附近的南方公司沃格特勒核電站，另外2座位于南卡羅萊納州詹肯斯維勒附近南卡羅萊納州電力與天然氣公司的維吉爾·薩默爾核電站。

　　所有8座第三代-plus反應堆均采用西屋電氣公司的AP1000設(shè)計，即循環(huán)冷卻鋼結(jié)構(gòu)安全殼周圍的外部空氣，借助地心引力驅(qū)動安全殼頂部蓄水池中的水。西屋電氣發(fā)言人斯科特·肖表示，這一系統(tǒng)可進行長達72小時的冷卻。在此之后，一臺小型柴油發(fā)電機將提供電力，將現(xiàn)場儲存設(shè)施里的水泵入反應堆芯和乏燃料池，每分鐘輸送的水量達到100加侖(約合378升)，可連續(xù)泵水4天。借助于AP1000，西屋電氣得以從第二代反應堆升級為第三代-plus。

　　未雨綢繆應對斷電

　　憂思科學家聯(lián)盟核安全計劃負責人大衛(wèi)·洛奇鮑姆表示，被動安全系統(tǒng)賦予工作人員更多時間處理事故，通常情況下，更多的時間意味著能夠在面對挑戰(zhàn)時取得更大成功。但憂思科學家聯(lián)盟仍對正常冷卻系統(tǒng)失靈時間超過72小時的形勢感到憂慮。他說：“這個時候，你仍然要面對如何恢復向水池泵水的問題。”在發(fā)生類似福島核電站這樣的事故時，72小時可能遠遠不夠。海默爾表示這一系統(tǒng)可以借助消防車和水泵補充水。但對于福島核電站的第二代反應堆，這種方式并不奏效，因為冷卻仍依靠核電站自身管道系統(tǒng)能否正常運轉(zhuǎn)。

　　海默爾稱，另一種第三代-plus反應堆設(shè)計是通用電氣-日立核能合資公司的ESBWR(經(jīng)濟簡化型沸水堆的英文首字母縮寫)，采用引力驅(qū)動系統(tǒng)讓反應堆芯保持被冷卻水覆蓋的狀態(tài)。在日本大地震和海嘯發(fā)生前，這一設(shè)計已在美國獲得批準，9個月內(nèi)便可生效。3月9日，也就是大地震發(fā)生前2天，美國核管理委員會發(fā)布了ESBWR的最終安全評估報告和最終設(shè)計批準書，原定于秋季正式生效。海默爾說，但隨著福島核電站危機的發(fā)生，生效時間將很難預測。通用電氣-日立公司發(fā)言人邁克爾·特圖安希望公司能夠在秋季獲得核管理委員會認證。ESBWR是他們采用被動安全系統(tǒng)的第一款反應堆設(shè)計。

　　特圖安表示，在等待政府批準時，ESBWR將在印度建造，印度政府選擇了兩個地點。“我們負責一處，西屋負責另一處。”在美國，底特律愛迪生電力公司早在2008年便選擇了通用電氣的ESBWR設(shè)計，作為伊利湖湖岸費爾米2號核電站的新反應堆。

　　海默爾說，福島核電站的備用系統(tǒng)未能在海嘯襲擊中幸免，ESBWR和西屋AP1000等新型反應堆能夠更好地應對這種災難。它們并不依靠發(fā)動機起動。福島核電站的工作人員需要控制很多閥門，一些新系統(tǒng)只有兩三個閥門?；诙研緭p傷頻率量度——計算事故導致反應堆燃料熔化的可能性——先進的被動設(shè)計能夠讓沸水反應堆的安全性比主動系統(tǒng)高出10到100倍。

　　強化型排放口

　　面對大量運營中以及建造中的第二代反應堆，監(jiān)管人員和操作人員經(jīng)常將目光聚焦在如何進行改進以提高舊設(shè)計的安全性上。在3月美國環(huán)境與公共委員會舉行的聽證會上，核管理委員會主席格雷戈里·杰茲克將迄今為止的核反應堆運營與升級和改造有著20年之久的飛機系統(tǒng)相比較。他說：“我們進一步了解自己在哪些方面出了差錯。”

　　海默爾表示，美國的所有沸水反應堆均采用與福島反應堆類似的設(shè)計，自上世紀90年代便采用所謂的“強化型排放口”。排放口允許反應堆將蒸汽和壓力直接釋放到大氣中，同時借助過濾器過濾掉放射性物質(zhì)。在較為老式的設(shè)計中，強化型排放口并不安裝在反應堆，而是在反應堆所在建筑內(nèi)。氫氣會在反應堆所在建筑內(nèi)不斷聚集。

　　核能研究所力圖從日本官員口中獲得一個準確答案，即發(fā)生事故的福島反應堆是否裝有強化型排放口。“他們有很多事情處理，不太可能有時間向我們提供相關(guān)信息。”福島6座反應堆中有4座發(fā)生爆炸，說明氫氣在反應堆所在建筑內(nèi)聚集。

　　三管齊下改進抑壓池

　　Mark 1安全殼系統(tǒng)的安全性正面臨越來越嚴格的審查。3月16日，通用電氣公布了一份文件，強調(diào)這項有著40年歷史的技術(shù)一直“不斷進化”。通用電氣設(shè)計了一個“抑制”系統(tǒng)，用于降低環(huán)繞反應堆芯底部的油炸圈餅形抑壓池內(nèi)的壓力。抑壓池內(nèi)的蒸汽泡沉入水下，幫助消除熱量。通用電氣表示，抑制系統(tǒng)能夠?qū)⒋笃莘至殉尚∑?，進而快速冷凝，起到降壓作用。

　　在抑壓池內(nèi)，通用電氣還安裝了偏轉(zhuǎn)裝置，在設(shè)計上用于抑制和消除蒸汽進入抑壓池并提高水位時產(chǎn)生的壓力波。通用電氣表示，他們同樣強化了鞍座式結(jié)構(gòu)——用于支撐抑壓池的類似于腿的結(jié)構(gòu)。美國核管理委員會要求對美國采用Mark 1系統(tǒng)的核電站抑壓池進行這種加固，同時改進排放系統(tǒng)。特圖安說：“我們與海外客戶分享這項計劃，但我不知道他們是否進行這種改進。”

　　憂思科學家聯(lián)盟核能與氣候變化項目負責人艾倫·凡科表示：“我們將從福島核事故身上獲得很多我們必須吸取的教訓，雖然目前還不清楚這些教訓具體是什么。”洛奇鮑姆說，福島核電站可能并沒有采取有效的安全措施，又或者采取了安全措施但未能起作用，不管是哪一種情況，我們都必須改進安全措施。“在遇到十字路口時，人們應該選擇正確的方向，或者找到新的十字路口，引導自己走上正確的方向。” (秋凌)