福岛核事故的原因是什么？核电站该如何保障安全？

上一期，我们说到了压水反应堆，与之相对应的，还有一种沸水堆。

沸水堆允许冷却剂在堆芯内沸腾，也就是更接近“热得快”。建于20世纪70年代的日本福岛核电站就属于沸水堆。

沸水堆只有一回路，结构简单，省去了蒸汽发生器，但是沸水堆更操蛋。

由于堆芯顶部要安装汽水分离器等设备，所以沸水堆的控制棒需从堆芯底部向上插入。

而一旦发生机械或电器故障，沸水堆的控制棒就可能无法完成插入，而压水堆的控制棒还可以依靠重力落下。

当然，福岛核事故的发生是一系列因素作用下的结果，有天灾，也有人祸。

但大家不能因为发生了核事故，就放弃了对核能发电的热情。

如何保障核电站的安全，是需要我们好好设计的，毕竟老虎还吃人呢，但我们可以在笼子外面看它。

中国核安全

以我国的压水堆核电站为例，它设置了四道安全屏障。

第一道是燃料芯块，也就是这种二氧化铀陶瓷晶体，它的大部分微孔不与外面相通。在正常情况下，98%以上的放射性物质都将滞留在这些微孔内。

第二道屏障是燃料包壳，也就是装下燃料芯块的那根燃料棒，它能将裂变产物密封在锆合金包壳内；

第三道屏障是一回路边界，冷却水在反应堆压力容器、主管道和蒸汽发生器内循环流动，这是一个完全密闭的系统。

即使燃料棒破损，放射性物质也会留在压力容器内，不会泄露到外面。

第四道屏障是安全壳。

这可是厚达1米的圆顶钢筋混凝土建筑，可以确保核反应堆内的放射性物质不外泄，还可以抵御地震、龙卷风甚至大飞机的撞击。

福岛核事故

我国的核电站安全设计，有一部分就是从福岛核事故中汲取了经验，那么当年的那场灾难是如何发生的？

说起2011年的那场福岛核事故，大家可能以为这是由大地震所引发的，但核电站并不怕地震，核电站的选址非常严格，一般都是建立在一个整块的地层上。

同时，在建造期间，大量的混凝土保证反应堆的底部是一个牢不可破的整体。

在地震刚发生时，福岛核电站其实毫无压力，1、2、3号机组依照预设的程序，将反应堆自动停堆，而4、5、6号机组正在进行停堆大修，看起来一切正常。

然而一个小时后，海啸来了。

正面袭击福岛第一核电厂的海啸达到了15米，而它自身的海啸防御能力只有5米多，很快，核电站就几乎泡在了10米深的水中。

而坑爹的是，1、2、3号机组的应急柴油发电机竟然布置在地下室，也就是海平面以下，就这样，那些位于地下室的柴油发电机全部失效。

即便没有了应急电源，当初的设计者还考虑到了附近的电网，然而在在浪高最高达到39.8米的海啸中，核电厂附近的电塔纷纷倒塌，电网也被摧毁了。

在失去了外部电源后，由于无法给反应堆芯提供足够多的冷却水，燃料棒的衰变热无法导出，导致堆芯内的冷却水温度不断升高，最终沸腾蒸发，这使得燃料棒直接暴露在空气中，潘多拉的魔盒就这样被打开了。

巨大的热量首先将燃料棒自身熔化，然后就是包裹在外层的锆合金，熔化的锆合金与高温水蒸汽发生反应，产生大量的氢气，最终导致氢气爆炸，使得反应堆厂房顶端的混凝土全部被炸飞，只剩下一个空荡荡的钢结构架子。

但即使这样，东电公司的公关出来说了：“虽然发生了氢气爆炸，但是反应堆安全壳依然完整。”

他们所说的安全壳不过就是包裹反应堆的那个钢结构架子，外层的混凝土墙早就在爆炸中炸飞了。

在这场事故中，如果要选出肇事元凶，海啸排第一，那么东电公司的管理层就得排第二。

在事故发生后不久，现场的工程师就建议用海水来冷却反应堆，但是从福岛核电厂到东电公司，没人敢做决定。

因为用海水冷却反应堆，就意味着这些核电机组将彻底报废，是利益泯灭了良心。

后来，移动电源车送来了电力，工作人员赶紧向反应堆内注入冷却水，但反应堆内由于压力太高，冷却水根本无法注入。

于是东电公司就想到了一个对他们来说比较好的办法，就是将反应堆内的放射性蒸汽排放到空气中，以降低内部的压力，这操作对他们来说，就是鞠个躬、道个歉那么简单。

只有在一号机组发生爆炸后，东电公司才不得不用海水来冷却反应堆，然而这个时候，已经起不到多大的作用了，反而带来了更大的麻烦。

由于发生爆炸，地上一片废墟，海水在流经废墟后，带着大量的放射性物质流向了太平洋。

华龙一号

在我看来，福岛核事故其实并不复杂，它就像多米诺骨牌，第一块倒了，后面的防线全部被击穿，关键还是在于如何设计核电站的安全防护。

比如我国的第三代核电技术 - 华龙一号，它拥有非动能安全技术，在安全壳的顶部装有一个水箱，它的阀门是需要电力才能保持关闭的。

在失去电力后，水箱里的冷却剂依靠自身重力涌入反应堆，直接给堆芯冷却。

而福岛核电站也有一个水箱，它是围绕反应堆的一个圆形水槽，在反应堆和水槽之间有一个电力驱动的阀门，在失去电力的情况下，阀门是关闭的。

再来看看“华龙一号”的安全壳，它采用了双层混凝土的设计方案，内层安全壳厚度达1.3米，外层安全壳厚度达到1.8米，能抗住大飞机撞击、航油的燃烧。

内壳和外壳之间形成负压，即使内壳受损，放射性物质也不会泄漏到环境中去。此外，它还能可以抵抗17级的超强台风和9级地震。

可以说“华龙一号”是目前全球安全性最强的反应堆，几乎不可能发生会对外界有影响的核事故

结尾

核电站从设计到建造，甚至到安全保障，都是经过层层严格的审核，以确保万无一失。

所以从某种意义上讲，要把核电站事故拖成像福岛那样也是需要技术和胆量的。

下一期节目，希望你的核电站已经在运行了，我们来聊一聊核废料是如何处理的？