福岛封堆悬疑

2011-04-07 06:43:22
来源: 时代周报
人们担忧,福岛会不会成为另一个切尔诺贝利?宣布完全放弃福岛第一核电站之后,日本是否只剩下封堆这一最后选择?“石棺”将在东日本重现?福岛是否会成为第二个“鬼城”?

本报记者 张子宇 马欢 实习生 吴珊珊

从3月11日日本地震爆发至今,海啸和地震造成的伤痛尚未退去,因为福岛第一核电站事故引发的危机仍悬在1.3亿日本国民乃至全世界的头顶。

福岛核危机一直在控制、严峻、缓解、失控等令人揪心的语境中翻腾颠倒,人们担忧,福岛会不会成为另一个切尔诺贝利?宣布完全放弃福岛第一核电站之后,日本是否只剩下封堆这一最后选择?“石棺”将在东日本重现?福岛是否会成为第二个“鬼城”?

福岛不是切尔诺贝利

1986年4月26日,切尔诺贝利发电站4号反应堆突发爆炸,4号反应堆厂房被炸掉一半,反应堆核心直接暴露在大气中,放射性物质发出的切伦科夫辐射形成一道蓝白光线射向夜空。厂房辐射强度高达2万伦琴,而暴露的反应堆内部则为3万伦琴。

相比之下,福岛核泄漏最高纪录目前是3月14日在核电站正门附近测到了11毫西沃特(前译毫西弗)/小时。伦琴表示的是存在的辐射量,不等于生物组织的吸收量。衡量后者使用的是辐射剂量,单位为雷姆或西沃特。1雷姆大致相当于人体全部吸收了1伦琴单位的辐射。1雷姆等于10毫西沃特。简单来说,人体一年受到的自然辐射量是2.4毫西沃特,福岛电厂工作人员的限制量是250毫西沃特。1000毫西沃特会让人恶心呕吐,2000毫西沃特会有5%的死亡率,3000-5000毫希沃特则会有50%的死亡率。

切尔诺贝利核电站和福岛核电站反应堆都属于沸水反应堆,不过切尔诺贝利采用的是苏联自己设计的“压力管式石墨慢化沸水反应炉”,“这个设计是因为石墨的辐射屏蔽效果较好。”北京航空航天大学核物理系张高龙副主任向时代周报记者介绍。

但是爆炸后,空气与超高温核心中的1700吨可燃性石墨减速剂接触;燃着的石墨加速了放射性粒子的泄漏。建造晚于福岛核电站的切尔诺贝利核电站没有安全壳(大部分苏式核电站都没有这个设计)。福岛有被称为 “干井”与“湿井”两个厚度超过2米的强力钢筋混凝土结构紧密地包住反应堆“压力槽”,形成“围阻体”。

需要指出的是,无论是切尔诺贝利还是福岛,发生的都是化学爆炸,而不是核爆炸。原子弹的核燃料和核电站的要求完全不同。

地震发生后,福岛核电站1-3号反应堆自动停机,而4-6号反应堆本身就在进行停机检查。

氢气爆炸导致安全壳损坏,造成了核泄漏。

“切尔诺贝利被炸开的时候,链式反应还没有停止。”张高龙认为,“而日本地震发生后,福岛核电站就停机了。随后燃料棒抽了出来,但是里面依然还有剩余反应(衰变热),产生了大量的热量。热量短时间排不出去,氢气排不出,所以产生了爆炸。”

不过,本报采访的多位专家都表示福岛和切尔诺贝利在严重程度上并不可等同视之。

“福岛不会形成第二个切尔诺贝利,切尔诺贝利的情况是堆心发生化学爆炸,压力壳被炸开,放射性物质当即散布到空中。福岛虽发生泄漏,但绝大部分都控制在安全壳当中。”深圳大学核技术应用研究所所长孙慧斌教授告诉时代周报记者。

英国帝国理工(Imperial College)核工程系主任Robin Grimes教授也认为:“我们基本排除福岛发生切尔诺贝利式灾难的可能,在反应炉中的残余能量远不足以导致类似的问题。”Grimes是英国著名的核工业学者,在福岛危机中为英国广播公司(BBC)和天空电视台解说了相关问题。

“我也同意(两者不同),福岛大部分核物质还在反应炉里,而切尔诺贝利大部分燃料都被炸出来了。”加州大学伯克利分校(UCB)核工程系的Joonhong Ahn教授告诉记者。

“切尔诺贝利核电站在爆炸后由于核裂变(链式)反应没有停止,出现了再临界的现象。”日本东京工业大学原子炉工学研究所的高桥实教授为时代周报记者作了更细致的解释,“在福岛这个反应停止了,这个是不同的。最糟糕的情况就是再临界,但是在福岛现在基本不可能发生这个问题。”东工大是日本最高的理工科学府,素有“东洋麻省理工”之称。

封堆和处理

3月31日,东京电力宣布将废弃福岛核电站1-4号反应堆,稍后又宣布5-6号反应堆也会被废弃。在日文汉字中,这称为“废炉”。而随着这个决定的产生,关于福岛核电站是否要封堆的讨论开始热烈起来。

“废炉,英文为Decommissioning,意思是在不移动的情况下拆除反应堆。”高桥实解读,“这个工作有四个基本步骤:除去反应堆建筑的放射性污染;取出并移走反应堆里受损的燃料棒;对燃料棒进行解体和再处理;反应堆压力壳和机器的清理和拆除,这些是低放射性废弃物。”

“在美国,废炉有三种类型。”Ahn透露,“一是完全拆除,把所有的组件都拆除,土地空出来做他用。二是把燃料从反应堆里运走,不拆除核电站,但是观察一段时间。这是比较中庸的做法,但是负面效果小。三就是和切尔诺贝利那样封堆。我想日本不会采取第三种方法,他们可能还是在第一种和第二种之间选择。”

“他们现在仍然在做继续努力冷却,暂时不封堆。”上海市核学会高级顾问付满昌告诉时代周报记者,“封堆不是没有可能,从目前来看,冷却问题仍然没有完全解决。”

封堆往往被视为解决核泄漏事故的最终处理方法。在切尔诺贝利事故中,50万-80万苏联工人和军人用水泥和混凝土建立起一座“石棺”,将4号反应堆永久封存起来。然后就是等待里面核物质的半衰期结束,封堆耗资巨大,超过万亿美金,并间接拖垮了苏联经济。

“当年的切尔诺贝利就是采取这样的办法,通过直升飞机空中喷洒调制好的水泥以及空投铅块,铅块比重比较大,可以吸收射线,空投到一定程度后,使放射性减少,再用人员进行陆地作业,加快封堆的速度,工作量非常大。”付满昌解释。他表示,如果核燃料棒充分冷却,那就没有必要封堆。

废炉被一些媒体解读为封堆的前兆,但实际上这和封堆没有必然联系。

Grimes表示,他“认为不需要建造一个石棺之类去封堆,主要的放射性物质还保存在反应堆里,只要清洁和回收核燃料就可以了”。

美国南卡罗来纳州立大学核物理系Travis Knight教授接受时代周报采访时也表示日本不应仓促封堆:“现在的情况在日本方面的严厉措施下得到了控制。填埋反应堆可能会在短期内带来负面影响,任何外壳结构都有可能受到装载沙子或者混凝土的影响,从而导致塌陷,释放出更多放射性物质。”

福岛不会变鬼城

福岛危机会如何收尾依然不明,但是现在的主要议题已经从降温变成了应对含辐射的水和空气。公众对此产生了较大忧虑。

“辐射超标数万倍的报道引起了极大恐慌,但这些报道没有经过比较和解读。比如,原来核辐射的含量标准本身是极为微小,那么如果稍有增加,就可能出现超标上万倍的情况。所以媒体在报道这个的时候,还是需要进一步的背景和数据分析。”孙惠斌认为需要理性看待这个问题。

“福岛没有渠道让大量的放射性物质释放,或者通过空气或海洋发散出去,从而明显地影响中国或美国。除了紧挨着发电厂的区域,放射性物质对人体的健康只产生非常小的影响。”Knight谈到辐射可能对居民健康的影响。

由于含辐射水的泄漏,以及日本释放部分低辐射含量的水入海的消息引发了关注。一些媒体担心由此会产生生物变异。

美国圣迭戈斯科利普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)是全世界最大、历史最悠久和最重要的海洋和地球科学研究中心,该所的水生物专家Nancy Knowlton博士告诉时代周报的记者:“核辐射量在海水的稀释和洋流面前确实不是一个严重的问题。”另外她同意一位放射性专家的意见,就是辐射在海水中远比在陆地上危险小,因为陆地上的核污染更容易进入水循环。

“理论上来讲生物受到辐射可能会产生基因突变,但这种突变不一定能遗传,大多会生病或死亡,但是不排除某些突变会传下去。另外辐射分急性和慢性辐射,接受到足够剂量,才有可能致病,若是在海洋中分散很大,平均辐射量比较低,那影响就有限了。”上海交通大学医学系段旭芳博士对时代周报记者表示。

另外,事实上无论是在被原子弹轰炸过的广岛和长崎,还是切尔诺贝利周围,都没有出现如一些谣言描述那样的恐怖生物变异(如巨型老鼠或者狗之类)。甚至在切尔诺贝利附近,由于人类活动的绝迹,自然环境反而变得更好。

“水被清洁以后就可以排入大海。”Ahn认为,“最重要的还是找到哪里漏了并且堵上漏洞。”

4月6日,东京电力宣布,他们在凌晨5点半的时候确认水被堵住了。

“我觉得最有可能的发展是最终成功把反应堆冷却下来。”Ahn谈接下来的工作,“然后将含辐射的水搜集起来用离子交换树脂(ion exchange resins)进行清理。等反应堆干了以后,打开压力舱,把核燃料清理出来,这可能要几年时间。接着是核燃料的储存,一般都是存放在金属器中妥善保管。最后才开始拆除其他设施。整个过程可能要好几十年。”

堵住核水的泄漏是一个振奋人心的消息,不过日本还需要在将来面对大量含辐射水的处理,这大约有6万吨。专家认为以现有技术不难做到。

“要用容器来储存污染水,然后通过沸腾、蒸发等办法来减少水的含量,最后剩下那些含很高浓度放射性物质的水采取玻璃固化的手段处理。”高桥实表示。

在切尔诺贝利事故后,附近有近5万居民的城市普利皮亚季被放弃,成为了一个鬼城。这也让人担心福岛,这个日本面积第三大的省级行政单位的未来。

“福岛附近不会成为第二个普利皮亚季。”高桥实相信,“现代科学已经有除去核污染的技术,清理过后,人们就可以回到家乡。”

Ahn认为,这取决于日本需要多少时间才能控制住泄漏,特别是那些半衰期很长的元素如铯137。如果污染区很大,比如20-30公里的范围,那么清理会变得很昂贵。

“福岛周围应该不会形成一个无人区,核电站是肯定不能再用了,日本最终要把乏燃料都抽出来做处理。切尔诺贝利附近虽然出现了这种情况,但是现在的技术毕竟比20多年前进步,毕竟福岛现在还有安全壳的存在,两者的泄漏严重程度不在一个概念上。”孙慧斌分析。

“现在很难作出这个预测,这么说吧,清理的方法很多,但是需要观察,我们必须等待形势稳定下来。”Grimes主张要继续观察。

回顾一下苏联对于切尔诺贝利的处理,也可以发现这类事故的处理非一日之功:4月26日爆炸;5月中旬开始坑道作业;7月份清理工作推进到反应堆周围;9月17日开始冒死清理顶部废墟;爆炸发生7个月后,石棺才建造完成。

加州大学圣迭戈分校博士候选人阳伟光,深圳大学光学专业刘云川,本报实习生王媛、黄雪娜对此文亦有贡献,特此感谢

本网站上的内容(包括但不限于文字、图片及音视频),除转载外,均为时代在线版权所有,未经书面协议授权,禁止转载、链接、转贴或以其他 方式使用。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。如其他媒体、网站或个人转载使用,请联系本网站丁先生:news@time-weekly.com

相关推荐
去年亏损扩大至8.4亿元,云顶新耀扭亏难题待解,两款明星药冲击7亿销售目标
国有六大行拟分红超4000亿元,工商银行营收下滑3.7%,非息收入大幅增长
保守的瑞安:亏本出售青浦酒店,自己转当租客
万科求生欲拉满:郁亮称绝不躺平,会以更强的危机感推动削减千亿负债
扫码分享