《科学》发系列文章 绘制世界核电站分布图(图)

2011年04月06日17:28 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
关键词: 核反应堆 安格拉·默克尔 首席核 科学中心 福岛 科学 地球号 深海钻探

日本中止了多项调查计划。为了避免让研究人员暴露在高水平辐射环境中,东京大学地震研究所推迟派遣研究小组调查海啸。此外,因担心加重交通阻塞和汽油短缺,部分科学家不愿在此时到震区展开工作,有研究人员认为,此时到震区作研究是不道德的。

咬紧牙关迎接挑战

2011年3月,随大地震发生的日本福岛核电站灾难,再次触动人类对核电安全的焦虑和关注:核电是否安全?核电前景如何?

回顾历史,自1954年人类建造第一座核电站以来,核危机事件时有出现,1957年发生温德斯凯尔核电站事件后,核电在数十年时间里成为英国的“政治雷区”;1979年3月28日,美国宾夕法尼亚州东北部的三里岛核电站发生严重核泄漏事件,美国在之后的30多年里再没有建新核电站;1986年4月26日,乌克兰切尔诺贝利核电站发生核泄漏大灾难,让人们“谈核色变”。

但核反应堆设计专家指出,尽管福岛第一核电站事故严重,但他们并不认为这会像三里岛事件和切尔诺贝利事件一样重创核工业。信心基于事实:今天在建和计划建造的核反应堆有更好的安全性能,已经完全不同于日本正处于危机中的反应堆。

安德鲁·谢利是英国曼彻斯特大学道尔顿核研究所所长,他将日本福岛核电站与今天在建核电站的差别比喻为一辆生产于20世纪60年代的汽车与今天所生产汽车的不同。

福岛第一核电站建于1967年。英国剑桥大学的核工程师托泥·罗尔斯顿说,这个电站核反应堆的设计非常陈旧,直接复制于20世纪60年代美国第一代粗糙的商业核电站。谢利说,当代所谓“第三代+设计”的新反应堆,受益于50多年的设计演变和运营实践,现代反应堆有多种防御措施,用重力和对流等自然力量推动冷却水,而不再依赖于水泵,自动阀门的应用可在必要时实施额外措施,制造者们声称,反应堆可以数天无人看管而不至于过热,它们被设计成对热衰变。

但反应堆安全设计的基本理念并没有改变。英国曼彻斯特大学的核工程师巴里·马斯顿说,任何核反应堆的基本安全要求是,第一,关闭正在进行中的裂变反应;第二,冷却燃料。与美国三里岛核电事故一样,福岛第一核电站正在运行的3个核反应堆(另外3个核反应堆因补充燃料或检修而停机)在地震后自动执行了第一步骤的任务。在这些核电站所使用的沸水反应堆中,吸收中子的控制棒从核芯下方被推向燃料棒之间,终止裂变反应,同时还需要从核心泵入冷却水降温,但这需要动力。当动力完全丧失时,衰变热导致了福岛核电站灾难。

在今天的部分核反应堆中,控制棒由核芯上方的磁铁所控制,因此,当停电将控制棒释放时,重力将完成剩余的工作。

罗尔斯顿指出,20世纪60年代的核反应堆设计只考虑了有限的事故,并设计出可对付每一种情境的系统。三里岛和切尔诺贝利事件改变了人们看待安全的方式。人们意识到事件可能是复杂的、由多种原因造成的,操作者可能做出有害而不是有益的事。这些灾难给人的教训是:期望所不可预料,作最坏打算。美国麻省理工学院的核工程师迈克·格雷说:“你必须接受这样的事实:有些事会超出系统的处理能力。”

今天,核反应堆的设计理念是“深度防御”。这种方法要求不会同时失灵的多重系统和不同技术。罗尔斯顿说,动力丧失是福岛核电站的主要问题之一,也是工业研究最多的情境之一,因为动力丧失将导致冷却剂的无力推进,从而无法将热量从反应中导出。因此,“第三代+设计”强调用重力和对流推动冷却剂、用蒸汽驱动水泵、用直流电池激活阀门,并且不让人参与这个过程。

格雷希望福岛事件能刺激设计者努力思考废燃料的储存问题。不同于沸水反应堆将废燃料置入反应堆上方的一个水池中,现代核反应堆的设计是将废燃料运送到另外一个抗震建筑物中。他说,没有一个国家正视过废燃料问题并创建一个远离反应堆的中心储存点,或长久性的地下深埋,现在应该是改变态度的时候了。

罗尔斯顿认为,势不可挡的石油峰值和气候变化,仍然将使核能成为未来能源的一部分,人类应当临危不惧,咬紧牙关,迎接挑战。

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