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福岛核电站多个反应堆仍未解除紧急情况,核泄漏的严重程度还处于不确定的状态。此次危机已超出日本一个国家。事故给国际核能产业敲响了警钟
本刊记者/王家敏
3月11日,日本东北部近海发生里氏9级特大地震。福岛核电站多个机组因此受损,接连发生核泄漏事故。日本首相菅直人当即发布“原子能紧急事态宣言”。
14日,按照国际核能事件分级表(INES)1~7的评级标准,日本政府初步确定此次事故为4级。 但截至15日晚间,核电站多个反应堆仍未解除紧急情况。法国核安全局(ASN)局长拉科斯特表示,根据反应堆安全壳损伤等情况,事故的现状已经恶化,毫无疑问达到了6级水平。“可与1979年的美国三里岛危机相提并论。”
危急
福岛核电站位于日本东北部海岸福岛县工业区,其属于东京电力公司,由福岛一站、福岛二站组成,共10台机组,均为美国引进的沸水堆(BWR)技术,1号机组在1971年投入运行。
地震发生20分钟后,日本原子能安全保安院发布第一份紧急情报显示,东部沿海多座核电站安全措施启动,核反应堆自动停止运转。
尽管堆芯反应停止,但核燃料棒内放射性元素仍会自衰变产大量余热,需要冷却循环系统继续工作数天。而地震和紧随其后的海啸破坏了核电站电力供应和应急柴油发电机,部分机组主水泵无法工作,冷却循环一度停止。
根据沸水堆结构设计,铀燃料被放置在锆合金管中,若干这样的合金管被垂直固定在反应堆压力容器内,压力容器放置在稍大一些的钢筋混凝土高气密安全壳中。
正常工作状态时,燃料棒在压力容器内发生可控的链式反应,产生大量热量,容器内的水被加热沸腾产生蒸汽,直接推动蒸汽涡轮发电机产生电能。随后,蒸汽进入冷凝器中进行冷却。
突发的冷却循环故障使得压力容器内水温持续沸腾,蒸汽压力上升。当日晚间,福岛第一核电站1号堆压力容器内压力已经上升至设计值的1.5倍。次日10时,容器内水温甚至超过了120度。
面对核燃料融毁及泄漏风险,日本经济产业相采取了第一轮紧急措施,命令福岛核电站设法释放蒸汽,否则容器及冷却水回路可能因为压力过大而破损。
清华大学核能研究院教授曲静原告诉《中国新闻周刊》记者,沸水堆与压水堆相比,属于单循环反应堆,只有一条回路,释放的蒸汽可能带有辐射性物质。日本国内普遍发展了沸水堆,其经济效益较好。但在一个地震频繁的地区,使用这样的设计遭到了业内专家的质疑。
12日凌晨,福岛第一核电站1号机开始释放过滤后的蒸汽,但仍有部分残留泄漏到大气中。此后多个机组也开始排放蒸汽,放射浓度亦高于此前。12日中午,福岛第一核电站监测到的放射强度升高至每小时1.015毫希伏。至14日,蒸汽排放量增加,辐射值曾一度达到3.130毫希伏,但随后有所下降。
日本原子能安保部表示,辐射值会随着扩散范围递减。当局展开了核电站20公里半径以内居民的预防性撤离,并要求30公里范围内的居民也做好防护准备。
爆炸
13日,福岛核电站1号、3号机组厂房相继爆炸,核泄漏危险升级。升腾起的白烟难免引发“核反应堆爆炸”的担忧。万幸的是,这只是厂房内氢气化学反应引发的爆炸。排放蒸汽时,压力容器内大量氢气外泄聚集至厂房顶部,与氧气混合发生剧烈爆炸。厂房因此炸毁,而安全壳并没有受损。
但15日早上7点,令人担忧的情况还是发生了。福岛第一核电站2号机组冷却失灵,燃料棒一度处于高温空烧状态,同时安全壳内用于盛装冷却水的“抑制池”部分爆炸。据朝日新闻报道,爆炸使安全壳出现破损,或有大量核泄漏危险。
数小时后,监测数据显示,2号和3号机组之间核辐射值一度高达400毫希伏。枝野幸男在记者会上称,这是会对人体产生影响的数值,但“严重核泄漏事故不太可能发生”。
沸水堆核燃料泄漏有三道屏障,由内到外依次是燃料包壳、压力容器和安全壳。
曲静原说,1、3号机组引发爆炸的氢气,来源于燃料包壳锆合金在高温高压下与水发生的化学反应,并且,在释放的蒸汽中还发现了铀燃料核分裂后产生的铯同位素,这些都意味着核燃料及包壳已经有一定损毁。
官防长官枝野幸男也在发布会上保守地表示,“事发反应堆堆芯部分融毁可能性高,但最坏的情况也不会是切尔诺贝利式的核事故。”
前苏联乌克兰北部切尔诺贝利核泄漏事件是至今为止最大的核污染事故。1986年4月26日,核电站技术人员进行安全系统测试时,由于操作不当,导致核反应堆过热,压力容器爆炸。
爆炸瞬间约有50吨核燃料化作烟尘进入大气,随云层飘往众多地区。世界卫生组织在2005年指出,切尔诺贝利核泄漏事件直接致死56人,近60万人受到大剂量的核辐射,估计有4000人会死于核辐射导致的癌症。
当务之急仍然是降温和减压。但多个机组释放蒸汽减压后,冷循环系统仍未能正常工作。
核电站随即采取了“壮士断腕”的紧急举措。12日晚间8点20分,工作人员开始向1号机组压力容器内持续灌注大量海水。
因海水成分复杂,或将对反应堆产生未知损害。枝野幸男在发布会称,这些机组将来再次启动非常困难,它们极可能报废。这也意味着,事故至少造成数十亿美元的直接经济损失。
随后福岛第一核电站多个反应堆均采取了灌注海水的降温方式,东京电力公司称“情况正在控制中”。但据共同社报道,4号机组盛放核废料乏燃料棒的水池也发生了险情。
东京电力15日下午承认,4号机组的核废料存储池失控,池水可能处于沸腾状态,水位可能正在下降。如果核废料无法冷却,可能将受损并导致放射性物质外泄。而这一险情在14日凌晨4点已经出现。
15日,日本政府与东京电力公司组建了“福岛核电站事故对策统合总部”,日本首相菅直人严厉批评该公司对福岛第一核电站爆炸事故的通报迟缓。
辐射
中国留学生杜晓飞住在东京,这里位于福岛县南方250公里。福岛核电站事故新闻发布后,她注意到12日福岛县风向为西风,从陆地吹向海洋。而到了15日,风向转为北风。这也意味着,日本中部区域将受到核泄漏物质扩散威胁。
曲静原告诉《中国新闻周刊》,核燃料多以三种形式泄漏到大气中,包括颗粒物质、惰性气体和气凝胶形式。蒸汽带出的放射物质多以气凝胶的形式存在,并不是均匀分布在大气中,所以核电站附近瞬间监测值可能波动较大,15日的高值在8~400毫希伏之间。
而颗粒物质、惰性气体则会随着大气扩散。
据日本共同社报道,泄漏的核物质已经飘至关东地区,东京都放射线量已经超过了往常的20倍,枥木县首府宇都宫的辐射量达到正常时候的33倍,玉县则是40倍。
15日,东京都测的辐射值为0.174毫希伏。根据人在短时间内受到大剂量辐射的临床反应,100毫希伏以下的辐射对人体并没有影响。至1000~2000毫希伏时,会引发轻微辐射疾病,6000毫希伏则会致人死亡。
杜晓飞在东京一家便当厂打工,尽管时有余震,生产仍然很忙碌。12日,福岛核电站核泄漏的消息刚被报道,一些市民害怕核辐射物扩散污染食物,纷纷事先抢购食物,一些心有惊慌的市民还购买了口罩。杜晓飞说,“东京有可能下雨,电视台已经提醒我们不要被雨淋到。”
福岛核泄漏的辐射物质中已经检测到铯137和碘131。铯137会造成造血系统和神经系统损伤。碘131一旦被人体吸入,可能会引发甲状腺疾病。13日,日本政府已计划向核电站附近居民发放防止碘131辐射的药物碘片。
据日本福岛县政府的要求,核电站附近民众也自觉接受核辐射检测。截至14日,日本官方确认已有22人受到核辐射。
虽然日本政府初步确定此次核泄漏事故为4级,但部分邻国和地区已经开始严密监视事故的进展。中国驻日本大使馆也 “鉴于目前福岛核电站事故的严重性和不确定性”,采取措施安排重灾区的中国公民撤离。
美、法等国家派出了核能专家组参与救援,国际原子能机构也派出了官员。中国国际问题研究所研究员滕建群认为,“核泄漏危机已远远地超出日本一个国家,而演变成地区,甚至全球的核安全事件。”★