記者:3月11日下午地震發(fā)生之后福島第一核電站遭到嚴(yán)重破壞,您認(rèn)為導(dǎo)致破壞的關(guān)鍵原因是什么?

蔡劍平:此次日本大地震的消息大部分來自媒體的報道,日本政府和東京電力公司的官方報道遲緩而且報道的內(nèi)容不多,特別是技術(shù)層面上的內(nèi)容報道很少,因此只能根據(jù)媒體報道結(jié)合我們的知識,來進(jìn)行分析。根據(jù)報道,2011年在3月11日下午地震發(fā)生之后,福島第一核電站1號、2號、3號機(jī)組在第一時間自動停堆,這說明核電站設(shè)計的停堆能力經(jīng)受地震扔發(fā)揮了作用。地震后電廠發(fā)電的設(shè)備都停下來了,外電網(wǎng)也沒有了,機(jī)組應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)啟動運行后又遭遇海嘯襲擊,應(yīng)急電源遭到損壞,交流電源全部喪失,堆芯失去冷卻,余熱無法導(dǎo)出,反應(yīng)堆內(nèi)部溫度和壓力急劇上升,不得不通過打開閥門泄壓,大量放射性物質(zhì)排放到了外界。另外,乏燃料水池在冷卻系統(tǒng)停止運行后水溫上升,大量產(chǎn)生蒸汽。由于反應(yīng)堆燃料的包殼材料是鋯合金,在高溫下與水蒸氣發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的氫氣,氫氣進(jìn)入反應(yīng)堆廠房因集聚而發(fā)生爆炸,加劇了污染物的泄漏。3月12日機(jī)組注入海水冷卻,但是還沒有完全度過危機(jī)。應(yīng)當(dāng)說這次事故中堆芯燃料失去冷卻及氫氣爆炸是致命的。目前的壓水堆核電站設(shè)置有氫氣消除系統(tǒng),或者采用氫氣復(fù)合器,或者采用點火器,防止?jié)舛仍黾影l(fā)生燃燒或爆炸。福島第一核電站安全殼內(nèi)沒有消氫系統(tǒng),核電站內(nèi)沒有很好的可燃?xì)怏w的控制系統(tǒng),氫氣產(chǎn)生后沒有有效的控制措施,結(jié)果引起氫氣爆炸。福島第一核電站有6個機(jī)組,1號、2號和3號機(jī)組相繼發(fā)生氫氣爆炸,破壞是比較大一點,4號乏燃料池也遭到破壞,不過4號、5號和6號正好在停堆檢修,因為停運,剩余熱量比較少,情況稍好些。福島第一核電站幾個機(jī)組雖說已經(jīng)采用注水方法冷卻,目前情況有所緩和,但可能還會出現(xiàn)許多問題,后果還很難預(yù)料。

記者:歷史上發(fā)生過切爾諾貝利、三哩島嚴(yán)重的核污染事件,和這兩次事故相比,福島第一核電站事故有什么不同?

蔡劍平:切爾諾貝利、三哩島和福島第一核電站三次事故的起因不一樣,反應(yīng)堆堆型不一樣,各具特點。比較三次事故發(fā)生的原因,從中接受教訓(xùn),對世界各國今后發(fā)展核電非常有必要。

1979年發(fā)生的三哩島事故,操作者的失誤是主要原因,設(shè)計也有缺陷。三哩島核電站采用的是壓水反應(yīng)堆,反應(yīng)堆把水當(dāng)作冷卻劑和慢化劑,壓水反應(yīng)堆有3道屏障用來防止核泄漏,其中包括核燃料及其金屬包殼、反應(yīng)堆壓力容器和安全殼。三哩島事故是由于二回路的水泵發(fā)生故障后,二回路的事故冷卻系統(tǒng)自動投入,但因前些日子檢修后未將系統(tǒng)的閥門打開,使得系統(tǒng)投入后二回路仍斷水。在此情況下,反應(yīng)堆溫度、壓力升高,到一定程度后反應(yīng)堆自動停堆,卸壓閥也自動打開,排出一回路部分冷卻劑。然而,當(dāng)反應(yīng)堆內(nèi)壓力下降至正常時,卸壓閥由于故障未能自動回座,造成堆芯冷卻劑繼續(xù)外流,壓力降至正常值以下,于是應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)自動投入,但操縱員未判明卸壓閥沒有回座,反而關(guān)閉應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng),停止向堆芯注水,結(jié)果冷卻劑不斷流失,堆芯失去冷卻,造成堆芯熔化,這本來是一個不大的事故,但是運行人員在處理故障時出現(xiàn)了一系列的誤操作,導(dǎo)致堆芯熔化把反應(yīng)堆燒毀。所幸的是事故發(fā)生后,安全殼保持完整,乏燃料池安全,放射性物質(zhì)都密封在安全殼里面,只有較少放射性氣體和氣溶膠向外散發(fā)引起環(huán)境污染,對環(huán)境造成的影響也較小。

切爾諾貝利核電站4號機(jī)組由于操作失誤,管理混亂,同時核電站的選型和設(shè)計存在的缺陷和安全屏障的不足,發(fā)生了極其嚴(yán)重的堆芯熔化、放射性惡性泄漏事故。切爾諾貝利的反應(yīng)堆采用石墨慢化和輕水冷卻,運行中有正的溫度效應(yīng),反應(yīng)堆溫度升高會引入正反應(yīng)性,使功率更升高,一旦出現(xiàn)故障,失控的功率升高又會導(dǎo)致溫度進(jìn)一步升高,形成一個正反饋的過程加速事故的擴(kuò)大化。當(dāng)時因為操作失誤,4號反應(yīng)堆過熱,燃料棒熔化,蒸汽壓力迅速增加而引發(fā)爆炸,石墨起火燃燒加劇了強輻射粒子的排放。由于反應(yīng)堆沒有安全殼,堆芯內(nèi)所含的揮發(fā)性放射性物質(zhì)幾乎全部泄漏到大氣中,爆炸引起的大火和氣流上沖使放射性物質(zhì)散布到歐亞大陸的廣大地區(qū)。切爾諾貝利核泄漏事故造成的核污染極其嚴(yán)重。

福島第一核電站采用早期的沸水堆,所用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)較老,技術(shù)上有缺陷,安全性較差是事故發(fā)生的重要原因,但應(yīng)當(dāng)說造成事故的主要原因是設(shè)計方案沒有考慮到超強地震和海嘯的雙重沖擊。事實上地震沒有完全破壞核電站,但是海嘯毀壞了應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組,使核電站失去了所有廠內(nèi)外交流電源。福島第一核電站反應(yīng)堆也用水當(dāng)作冷卻劑和慢化劑,不過水在反應(yīng)堆內(nèi)沸騰成為蒸汽直接到汽輪發(fā)電機(jī)組。應(yīng)當(dāng)說這次地震和海嘯是罕見的小幾率事件,海嘯沖擊導(dǎo)致應(yīng)急電源的喪失,停堆以后的反應(yīng)堆得不到必要的冷卻,導(dǎo)致溫度升高和壓力增加,不得不放出蒸汽進(jìn)行卸壓。冷卻劑損失,得不到補充,可能造成燃料部分或全部裸露,沸水堆卸壓排出的帶放射性物質(zhì)的蒸汽直接通過壓力容器和干井這兩道屏障,就會排放到大氣中。由于失去電源,反應(yīng)堆余熱得不到適當(dāng)排除,堆芯燃料溫度升高到使外殼鋯合金與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,氫氣隨卸壓跑到廠房,不斷積累最后引起廠房的爆炸。事故后堆芯很可能熔化毀壞導(dǎo)致核污染進(jìn)一步的擴(kuò)大。不過與切爾諾貝利的反應(yīng)堆不同,福島第一核電站爆炸是氫氣在安全殼外廠房引發(fā)的,并沒有直接使反應(yīng)堆內(nèi)的大量放射性物質(zhì)因爆炸而散布到周圍空間,至于由于堆芯的損傷,泄漏擴(kuò)散到周圍大氣和水中造成的核污染的后果還有待于觀察。

記者:受損最嚴(yán)重的福島第一核電站1號機(jī)組是一個準(zhǔn)備延期的老設(shè)備,發(fā)生事故是不是與它的老化有關(guān)?目前世界上有許多核電站都已經(jīng)快到了設(shè)計壽命期,一些國家準(zhǔn)備延長這些老核電站的使用壽命,會不會增加核電安全的風(fēng)險?

蔡劍平:早在2月7日,東京電力公司曾完成了對于福島第一核電站的分析報告。報告稱1號機(jī)組已經(jīng)服役40年,今年3月到期,不過東京電力公司并沒有選擇關(guān)閉該核電站,而是制定了20年的延期方案,而且在今年2月份拿到了延壽批準(zhǔn)。東京電力公司這個決定,被認(rèn)為是導(dǎo)致核事故的因素之一,但我覺得核電站發(fā)生事故不能簡單地歸結(jié)為延壽。目前世界上有許多核電站都已經(jīng)快到了設(shè)計壽命期,怎樣處理這些核電站已經(jīng)成了迫切需要解決的問題。由于核電站的選址比較困難,特別是在一些發(fā)達(dá)國家新建核電站遭到民眾的抵制,因此希望對一些即將退役的到期核電站延期。另一方面核電站基礎(chǔ)投資很大、運行成本低,到了還貸期后就會非常賺錢,因此核電站的業(yè)主也非常樂意讓老的核電站延長運行時間。由于當(dāng)初這些核電站技術(shù)水平有限,設(shè)計比較保守留了相當(dāng)多的余量,隨著技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗的積累,在保持安全的前提下把這余量挖出來,讓老的核電站延壽甚至提升功率,只要安全措施得當(dāng)應(yīng)當(dāng)還是可行的。核電的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和核電的技術(shù)在不斷的提高和發(fā)展中,現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的安全要比四十年前高得多,核電站延長壽命必須滿足新的安全要求。1號機(jī)組建成40多年,各種設(shè)備和管道都已老化,甚至存在銹蝕狀況,近幾年事故不斷,負(fù)責(zé)電站運營工作的東京電力公司承認(rèn),在1號反應(yīng)堆獲得繼續(xù)工作許可后,并未能對涉及電站內(nèi)六座核反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的33個關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行檢修,其中包括水泵和柴油發(fā)電機(jī)。計劃延壽如果僅僅改造某個設(shè)備或者某個小系統(tǒng),整個設(shè)計方案和理念的欠缺,如果不能用新的標(biāo)準(zhǔn)給予彌補,如果延壽的彌補措施沒有考慮加強抗疊加沖擊的能力,事故還是會發(fā)生的。

記者:福島第一核電站發(fā)生事故后,有關(guān)方面的應(yīng)急處理是不是存在問題?

蔡劍平:作為政府,9級地震一發(fā)生要管的事情太多了,地震最初對核電站這個事故沒有引起足夠重視。地震發(fā)生海嘯2個半小時首相第一次公開露面,講的第一句話是核電站沒有出大問題,這是因為東電給最高領(lǐng)導(dǎo)人一個錯誤的信號。也許東電當(dāng)時還沒弄清楚事故的嚴(yán)重性,抱有僥幸心理想保全設(shè)備,應(yīng)急處理顧慮重重,所采取的措施比較保守。地震發(fā)生后1號機(jī)組的冷卻系統(tǒng)利用備用柴油機(jī)發(fā)電機(jī)和電池電源還維持了一段時間的運轉(zhuǎn),但是沒有采取更有效的補救措施,錯失了一次緩解事故的機(jī)會。備用電源失靈后如果能夠立即采用其他措施進(jìn)行堆芯冷卻,也可能好一些,但是操作人員太依賴備用電源了。3月11日地震當(dāng)天晚間日本原子能安全保安院已經(jīng)發(fā)出警告福島第一核電站將于3小時內(nèi)發(fā)生堆芯熔解, 12日凌晨檢測到放射性碘和高水平的輻射后決定采取應(yīng)急卸壓措施降低反應(yīng)堆的壓力,但是實現(xiàn)這些措施卻拖延了半天時間又錯失了一次緩解事故的機(jī)會。事故發(fā)生后如果早下決心注入海水,也許就不會釀成廠房爆炸的大禍,但是一旦采用海水設(shè)備就可能報廢,花費數(shù)十億美元建起的核電站就會毀于一旦,因此東京電力猶豫不決又錯過最佳救援時間。爆炸后當(dāng)晚東京電力公司萬般無奈只好向反應(yīng)堆內(nèi)注入海水降溫,事故才得到初步遏制。本來核電站一旦發(fā)生意外應(yīng)當(dāng)有很多應(yīng)急的預(yù)案,但是從整個過程來看至少沒有體現(xiàn)出來有很得力的措施。福島第一核電站發(fā)生爆炸后,政府和東電才感到了問題的嚴(yán)重性,但是已經(jīng)束手無策,現(xiàn)場一片慌亂。弄個直升飛機(jī)把水灑到屋頂上去好像在作秀,搞個消防車也沒什么用處,里面壓力很高還沒有接口,水怎么打進(jìn)去。事故發(fā)生后關(guān)鍵是要把電源恢復(fù)上去讓該冷卻的設(shè)備運轉(zhuǎn)起來。東電在3月16日就說要恢復(fù)冷卻設(shè)備的電源,但是到20號都沒有接上去,報道說是因為現(xiàn)場有輻射人不能接近。當(dāng)然,地震造成的電纜損害不是一個故障點,要把整個外來電源供上去也許很困難,但是應(yīng)當(dāng)千方百計不惜代價地把應(yīng)急電源給供上去,使冷卻系統(tǒng)運轉(zhuǎn)起來,但從報道的消息來看好像沒有花了多大的努力。因此可以說,事故發(fā)生后處理不力是事故擴(kuò)大的根本原因。

信息的公開也是核安全的很重要的方面。放射性污染是沒有國界的,一個國家的核電站發(fā)生核污染可能全人類都要遭殃。核電站的安全出現(xiàn)問題不應(yīng)該隱瞞,可以借助全世界的智慧來整改。但是,日本核電信息不夠公開不夠透明,還曾經(jīng)受到國際原子能總干事的批評。2007年東京電力公司承認(rèn),從1977年起在對下屬3家核電站總計199次定期檢查中曾竄改數(shù)據(jù)隱瞞安全隱患,其中福島第一核電站1號機(jī)組反應(yīng)堆主蒸汽管流量計測得的數(shù)據(jù),曾在1979年至1998年間先后28次被竄改。福島第一核電站事故發(fā)生后,世界各國有許多機(jī)構(gòu)和專家愿意到日本幫助東電應(yīng)對事故,遺憾的是都遭到了拒絕。日本在信息的公開和國際合作方面的做法上應(yīng)當(dāng)檢討。

記者:應(yīng)當(dāng)怎樣正確地看待核電的安全性,今后核電安全的風(fēng)險有多大?

蔡劍平:首先核電是一種清潔的能源,正常運行的核電站排放的放射性輻射并不大,事實上目前的燃煤電站運行排放的煤渣煤灰里的放射性物質(zhì),比核電站排放多得多,只是大家都不清楚罷了;平時體檢照射X光、坐飛機(jī)受到的輻射性都要比核電高得多。其實,所能利用的能源沒有一樣能說是絕對安全和清潔的。想想我國為了得到目前的主要能源煤,全國有多少煤礦工死于礦難;燒煤造成酸雨帶來的環(huán)境污染,對人體健康又帶來多么嚴(yán)重的危害;燃用化石能源造成的二氧化碳溫室效已經(jīng)嚴(yán)重影響到了生態(tài)環(huán)境,如果不進(jìn)行減排又會給人類帶來多大的災(zāi)害。一些替代能源也不是絕對安全的,例如太陽能存在設(shè)備元件制造時的污染問題,水電存在生態(tài)破壞的問題等等。像福島核電站出現(xiàn)大事故畢竟是一個個案,只是后果嚴(yán)重影響比較大,就像飛機(jī)失事會引起人們關(guān)注,而對汽車造成的交通事故熟視無睹的道理一樣。接受一種能源選擇,就要理性地面對相應(yīng)的安全風(fēng)險。

其次反應(yīng)堆的技術(shù)和安全性也有一個發(fā)展過程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,核電站的安全性也在不斷提高?，F(xiàn)在投入商業(yè)核電站的大部分是二代和二代改進(jìn)型反應(yīng)堆,堆芯熔化的概率一般是10-4,福島第一核電站是二代反應(yīng)堆早期產(chǎn)品,和現(xiàn)在二代改進(jìn)型反應(yīng)堆相比在性能上特別是安全性上還是有差別的?，F(xiàn)在制造的三代反應(yīng)堆堆芯熔化的概率設(shè)計要求小于10-5,實際設(shè)計的還可以低上兩量級達(dá)到10-7,在安全目標(biāo)上要比福島第一核電站高得多。我國在建的在三門海陽的三代的反應(yīng)堆,安全系統(tǒng)中引進(jìn)了非能動的概念,非能動堆芯冷卻系統(tǒng)不再需用水泵交流電源強制循環(huán),取消了安全級的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組,而是利用重力、自然循環(huán)、壓縮氣體膨脹等物理現(xiàn)象和原理采用水從高處往下流的原理進(jìn)行流動和冷卻,一旦遇到意外還可以利用空氣自然循環(huán)的方法排出反應(yīng)堆產(chǎn)生的余熱。這種冷卻方法不必再通過外界的電源來驅(qū)動泵或者風(fēng)機(jī),可以避免因柴油機(jī)等應(yīng)急電源出現(xiàn)問題可能造成的嚴(yán)重后果,安全性更好。目前還在研發(fā)第四代的核反應(yīng)堆,核電站的運行性能和安全性能還會有進(jìn)一步提高。

再從核電站的設(shè)計來說,經(jīng)過幾十年的運行實踐目前世界各國已經(jīng)積累了許多經(jīng)驗,特別是經(jīng)歷了切爾諾貝利和三哩島事故后得到了許多教訓(xùn),這次福島第一核電站事故雖然還沒有度過危機(jī),但已經(jīng)暴露出來的一些問題,也可以為今后的核電站設(shè)計或者在運核電站改進(jìn)的安全性方案提供非常重要的參考。例如核電站不應(yīng)當(dāng)選在地震區(qū)特別不能造在斷裂層上;福島第一核電站的設(shè)計雖然考慮到了地震的沖擊但是忽略了強海嘯疊加的影響,因此核電站的抗災(zāi)能力要考慮到抵抗多重自然災(zāi)害的沖擊;還有核電站設(shè)計要重視制定遇到意外時緊急預(yù)案的合理性和可行性等。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和安全理念的提升,今后的核電站的安全性將不斷提高。

記者:福島第一核電站事故對我國核電的發(fā)展有什么影響?

蔡劍平:根據(jù)國家“十二五”規(guī)劃,2020年達(dá)到9000萬kW,占總裝機(jī)的5%。據(jù)美國核能研究所(NEI)最新統(tǒng)計,截至2011年1月,全球29個國家共有442臺運行核電機(jī)組,還有65座核電站在建,其中中國在建的反應(yīng)堆達(dá)28座,約占全球在建核反應(yīng)堆總數(shù)的40%。但是我國現(xiàn)在核電只占1%～2%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家,美國用電量巨大,核電還占20%,法國占70%～80%,日本占30%以上。日本福島的核泄漏危機(jī),讓中國政府對核電站作出重新審視,但是我認(rèn)為發(fā)展核電的決心和發(fā)展核電的安排不應(yīng)也不會改變。我國面臨的問題不是要不要發(fā)展核電,而是要怎樣把核電搞得更好更安全。目前所要做的,第一是要嚴(yán)格按照規(guī)定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)核電站,第二要建立一支高素質(zhì)的核電隊伍。事實上三次核電大事故都存在操作人員失誤或應(yīng)對不當(dāng)?shù)囊蛩?這是一個很好的教訓(xùn)。核安全包含在核電的各個環(huán)節(jié)中,包括各個制造廠家、設(shè)計者、設(shè)備制造者,以及核電的建造者、運行者,核電企業(yè)里必須提倡核安全文化,只有讓每一個員工時刻不忘核安全第一的原則,才能保證核電的安全。

國內(nèi)外的經(jīng)驗告訴我們,取得公眾的支持是搞好核電的一個重要保證,為此要做好宣傳工作,包括核電知識的普及工作,讓民眾了解發(fā)展核電的必要性,更理性地評價核電的利和弊,萬一核事故發(fā)生也要有一個理性的態(tài)度。三哩島事故后的三十年美國沒有再建新的核電站,這和民眾反對核電有關(guān),歐洲各國的核電發(fā)展停滯不前,也和遭到民眾的強烈反對有關(guān),只是因為近年來二氧化碳排放的問題受到重視,核電又重新被各國政府放到議事日程上來。福島第一核電站核事故發(fā)生后,許多西方國家政府肯定預(yù)料到重振核電會遭到民眾的質(zhì)疑,但還是表明計劃不會受這次事故的影響。我國要積極發(fā)展核電,核技術(shù)宣傳和科普工作也還要大大加強。福島發(fā)生核泄漏后我國各地突然出現(xiàn)了一股搶購碘鹽的風(fēng)潮,其實反映了兩方面問題:一個是民眾缺乏有關(guān)的常識,偏聽偏信,另一個是一些媒體或?qū)＜移娴慕庹f以及誤導(dǎo),因此為了正確引導(dǎo)民眾理性地對待核電安全,科技工作者和媒體還有很多工作要做。