福島核事故的原因是什麼？核電站該如何保障安全？

上一期，我們說到了壓水反應堆，與之相對應的，還有一種沸水堆。

沸水堆允許冷卻劑在堆芯內沸騰，也就是更接近「熱得快」。建於20世紀70年代的日本福島核電站就屬於沸水堆。

沸水堆只有一迴路，結構簡單，省去了蒸汽發生器，但是沸水堆更操蛋。

由於堆芯頂部要安裝汽水分離器等設備，所以沸水堆的控制棒需從堆芯底部向上插入。

而一旦發生機械或電器故障，沸水堆的控制棒就可能無法完成插入，而壓水堆的控制棒還可以依靠重力落下。

當然，福島核事故的發生是一系列因素作用下的結果，有天災，也有人禍。

但大家不能因為發生了核事故，就放棄了對核能發電的熱情。

如何保障核電站的安全，是需要我們好好設計的，畢竟老虎還吃人呢，但我們可以在籠子外面看它。

中國核安全

以我國的壓水堆核電站為例，它設置了四道安全屏障。

第一道是燃料芯塊，也就是這種二氧化鈾陶瓷晶體，它的大部分微孔不與外面相通。在正常情況下，98%以上的放射性物質都將滯留在這些微孔內。

第二道屏障是燃料包殼，也就是裝下燃料芯塊的那根燃料棒，它能將裂變產物密封在鋯合金包殼內；

第三道屏障是一迴路邊界，冷卻水在反應堆壓力容器、主管道和蒸汽發生器內循環流動，這是一個完全密閉的系統。

即使燃料棒破損，放射性物質也會留在壓力容器內，不會泄露到外面。

第四道屏障是安全殼。

這可是厚達1米的圓頂鋼筋混凝土建築，可以確保核反應堆內的放射性物質不外泄，還可以抵禦地震、龍捲風甚至大飛機的撞擊。

福島核事故

我國的核電站安全設計，有一部分就是從福島核事故中汲取了經驗，那麼當年的那場災難是如何發生的？

說起2011年的那場福島核事故，大家可能以為這是由大地震所引發的，但核電站並不怕地震，核電站的選址非常嚴格，一般都是建立在一個整塊的地層上。

同時，在建造期間，大量的混凝土保證反應堆的底部是一個牢不可破的整體。

在地震剛發生時，福島核電站其實毫無壓力，1、2、3號機組依照預設的程序，將反應堆自動停堆，而4、5、6號機組正在進行停堆大修，看起來一切正常。

然而一個小時後，海嘯來了。

正面襲擊福島第一核電廠的海嘯達到了15米，而它自身的海嘯防禦能力只有5米多，很快，核電站就幾乎泡在了10米深的水中。

而坑爹的是，1、2、3號機組的應急柴油發電機竟然布置在地下室，也就是海平面以下，就這樣，那些位於地下室的柴油發電機全部失效。

即便沒有了應急電源，當初的設計者還考慮到了附近的電網，然而在在浪高最高達到39.8米的海嘯中，核電廠附近的電塔紛紛倒塌，電網也被摧毀了。

在失去了外部電源後，由於無法給反應堆芯提供足夠多的冷卻水，燃料棒的衰變熱無法導出，導致堆芯內的冷卻水溫度不斷升高，最終沸騰蒸發，這使得燃料棒直接暴露在空氣中，潘多拉的魔盒就這樣被打開了。

巨大的熱量首先將燃料棒自身熔化，然後就是包裹在外層的鋯合金，熔化的鋯合金與高溫水蒸汽發生反應，產生大量的氫氣，最終導致氫氣爆炸，使得反應堆廠房頂端的混凝土全部被炸飛，只剩下一個空蕩蕩的鋼結構架子。

但即使這樣，東電公司的公關出來說了：「雖然發生了氫氣爆炸，但是反應堆安全殼依然完整。」

他們所說的安全殼不過就是包裹反應堆的那個鋼結構架子，外層的混凝土牆早就在爆炸中炸飛了。

在這場事故中，如果要選出肇事元兇，海嘯排第一，那麼東電公司的管理層就得排第二。

在事故發生後不久，現場的工程師就建議用海水來冷卻反應堆，但是從福島核電廠到東電公司，沒人敢做決定。

因為用海水冷卻反應堆，就意味著這些核電機組將徹底報廢，是利益泯滅了良心。

後來，移動電源車送來了電力，工作人員趕緊向反應堆內注入冷卻水，但反應堆內由於壓力太高，冷卻水根本無法注入。

於是東電公司就想到了一個對他們來說比較好的辦法，就是將反應堆內的放射性蒸汽排放到空氣中，以降低內部的壓力，這操作對他們來說，就是鞠個躬、道個歉那麼簡單。

只有在一號機組發生爆炸後，東電公司才不得不用海水來冷卻反應堆，然而這個時候，已經起不到多大的作用了，反而帶來了更大的麻煩。

由於發生爆炸，地上一片廢墟，海水在流經廢墟後，帶著大量的放射性物質流向了太平洋。

華龍一號

在我看來，福島核事故其實並不複雜，它就像多米諾骨牌，第一塊倒了，後面的防線全部被擊穿，關鍵還是在於如何設計核電站的安全防護。

比如我國的第三代核電技術 - 華龍一號，它擁有非動能安全技術，在安全殼的頂部裝有一個水箱，它的閥門是需要電力才能保持關閉的。

在失去電力後，水箱里的冷卻劑依靠自身重力湧入反應堆，直接給堆芯冷卻。

而福島核電站也有一個水箱，它是圍繞反應堆的一個圓形水槽，在反應堆和水槽之間有一個電力驅動的閥門，在失去電力的情況下，閥門是關閉的。

再來看看「華龍一號」的安全殼，它採用了雙層混凝土的設計方案，內層安全殼厚度達1.3米，外層安全殼厚度達到1.8米，能抗住大飛機撞擊、航油的燃燒。

內殼和外殼之間形成負壓，即使內殼受損，放射性物質也不會泄漏到環境中去。此外，它還能可以抵抗17級的超強颱風和9級地震。

可以說「華龍一號」是目前全球安全性最強的反應堆，幾乎不可能發生會對外界有影響的核事故

結尾

核電站從設計到建造，甚至到安全保障，都是經過層層嚴格的審核，以確保萬無一失。

所以從某種意義上講，要把核電站事故拖成像福島那樣也是需要技術和膽量的。

下一期節目，希望你的核電站已經在運行了，我們來聊一聊核廢料是如何處理的？