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濮勵志:深入再論內陸核電

來源: 中國核能行業協會 發布日期:2016-04-21

  見報載內陸核電再度延后,可能錯過“十三五”。我個人在國內出生,臺灣成長受教育,本行物理,后在美國就業。因緣際會,曾在賓州三里島工作了二十年,親身參與了世界三大核事故的調研和善后工作,至今還在幫助多個國家強化核安全,包括日本核電重啟和國際原子能機構(IAEA)的一些工作。三里島和我住家離赫德遜河邊的印地安點Indian Point核電站都不遠,二者都在內陸。既然國內官方仍在進行深入論證,聽取社會各界意見中,就將一己所知所得,提供給大家參考。

    有人把三里島、切爾諾貝利和福島并列,好像核電安全有無法解決的難題,心懷無比恐懼。其實像車禍、空難到太空旅行,科技只會越來越進步,失事率越來越低,內陸與沿海并無分別。現在就把全世界核工業界從核事故中學到的教訓、與時俱進的改進和成就,在此略作介紹。

  首先是1979年美國三里島。我在事故后半年加入該公司,總結事故的原因是設計廠商、監管部門和營運單位普遍認識不足。當20世紀60年代初設計電廠時,假定當地可能發生最大地震,震壞反應堆冷卻水管路的大破口事故,是最嚴重的可能。外電源切斷后,所有控制棒自動插入爐心,連鎖反應急停,余熱靠緊急柴油發電機啟動灌水到堆心排熱。三里島事發時并無任何破管,卻是因壓水式機穩壓器頂端的泄壓閥開啟后故障卡死,造成爐水失控泄漏到安全殼內的小破管事故。壓水式變成沸水式,水位儀表顯示紊亂,主控室緊急信號燈閃爍如圣誕樹,多重警鈴大作,反應堆操縱員不知所措,導致部分燃料熔毀和少量輻射物外泄,但未造成任何人員傷病。

  事后美國核管會詳細研究了前因后果,發布NUREG0737文件,重點是保證加強泄壓閥操控能力,每座電站都必須做或然率風險評估(PRA),并且建造專用模擬機,加強所有值班人員和工程師的訓練和判斷能力等等。我在1984年曾和另外兩位年輕同事,穿上密實的防輻射塵衣,走進未受損的1號機安全殼里面,做史上第一次緊急泄壓實驗。控制室里用高音喇叭通知我們要打開穩壓器頂端泄壓閥。5、4、3、2、1,我們忙躲到大水泥間隔后面。剎那間一聲巨響,高壓蒸汽沖進積水糟。我們目視記錄該閥門重復幾次開關自如。前后只幾十秒鐘,不能太久,否則槽里裝水汽過多,沖破防護的陶瓷防護牒,就像2號機組事故重演,我們三個在安全殼里面,就會變成云南汽鍋雞,蒸熟了。

  做這個實驗是為證明反應器泄壓閥可經直流電動遙控,當電站“全黑”,就是喪失所有外電源,必須主動泄壓灌水,保證堆芯無損,當然就不會發生廠外泄漏。所以“緊急泄壓”有如練鐵布衫、金鐘罩武功,把核安全最后一道“罩門”封住,從此“金剛不壞”。80年代初,NUREG0737規定所有電廠必須具備此能力,三里島核電廠第一個做的,之后全世界其他電廠大都跟著做了。1號機在這之后連續運轉400余天,打破世界記錄,延壽四十余年至今,營運正常。

  其次是1986年切爾諾貝利核事故。蘇式石墨重水堆設計RBMK與西方輕水堆有本質不同。在低功率狀況時,具有正溫度系數特性;當稍有失控升溫時,其中子通量不會像西方輕水堆設計那樣自動回落,而是上升。它基本上不存在穩定狀況,要靠專業核工程師和復雜計算機程序操控。事發當天做透平汽機試驗,堆芯工程師不在場,汽機工程師擅自升載,功率失控超臨界暴升造成水蒸氣爆炸,高溫引燃石墨發生大火。蘇式電廠無圍阻體,普通廠房頂蓋被炸穿,造成輻射物大量外泄及人員傷亡。

  還有就是五年前日本的福島核事故。福島核電廠按明治維新以來最大海嘯紀錄,筑了6米高的防波堤,曾傳說在我國唐朝貞觀年間,即日本平安時代有極大地震海嘯,但無正史紀錄,因而就未加理會。結果,事故當天地震達九級。機組雖安全停機,停電后緊急柴油發電機按設計啟動,但等到海嘯來襲時浪高達14米,淹過了防波堤直接灌入地下室,里面的柴油發電機引發的短路不僅切斷驅動注水泵的交流電,連控制閥門的直流電也泡湯了。反應堆中的高壓放不掉,又沒動力驅泵打水,加上東京電力當局延誤手動泄壓時機,才造成嚴重后果。

  海嘯后幾天,我們公司用自己開發的電腦程序,分析福島1至4號機組的前因后果,與現狀完全吻合。結果發布在我們自己的網站上,《紐約時報》立即來采訪,于4月3日刊出了專文,包括訪問了美國能源部長朱棣文、NRC主席、幾位大學教授、各國家實驗室人士和法國AREVA公司(供應福島核燃料)高層等,標題是“From Afar, a Vivid Picture of Japan Crisis(從遠處看,日本災難畫面生動)”,結論是“The Japanese are honestly blind.(日本人老實瞎眼。)”

  一年后,日本下議院正式調查報告出爐,其結論清楚指明,福島核事故完全是人為失誤。他們進一步說明,日本的核電站沒有跟上世界潮流,沒持續做安全方面的改進。報告寫下的癥結是“我們的問題是:對上級盲目的服從,對長官從不質疑,做事固守成規,團隊精神至上,跳不出一個島國人的心態,事故純為日本制造。”

  臺灣有部分民眾認為日本是上邦先進,連他們都會出此大錯,自己遠遠不及,不如早早收攤,加上地狹人稠,“假如”“萬一”出事無處可逃,必遭滅種之災! 于是風起云涌多次上街搞“反核四”大游行,終至其封存且拖垮了國民黨。諸君聽其論點是否似曾相識?與國內反內陸核電不約而同。

  下面是我自己學物理、核工和數學的心得:物理上低濃縮鈾235連鎖反應變化緩慢,臨界運轉時靠控制棒和硼溶液調節功率,不可能像化工廠爆炸、交通事故、建筑倒塌等任何其他機件失靈或天災一樣,瞬間發生、來不及補救。反應堆停機后衰退熱開始6%,幾小時內降到1%,必須靠水冷卻,其后緩慢下降。只要有多重和備份防御裝置,保證有儀表、電源、水源和夠水準的人員,可確保反應堆冷卻。所以,新時代的關鍵字“主動”,意為一切在掌控當中,沒有“假如”和“萬一”這樣的未知模糊空間。以丟銅板為例,得頭像的機率為50%;用手擺放則失敗率為零。因為堆芯冷卻,根本上不會熔毀,安全殼無損,當然沒有外泄。

  核電站建在內陸,當然要考慮地質、地震、取水、防水災、氣象等因素,就如在沿海一樣,并無不同。我說要有“三元保障”原則——即電源、水源和夠水準的人員。三樣缺一不可,少了找設計、建廠、監管和營運者負責改正。世上任何國家的監管機構,就算沒有白紙黑字明文用此標準,但精神上無異。“三元”具全的新時代,核事故再也不會發生了。舉世也沒有第二個國家把海陸分設標準的,何必再等五年?

  (作者為美國微仿真科技公司/Micro-Simulation Technology創始人)

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