糾結的核電站

　　逃離福島
　　日本是個資源匱乏的國家，上世紀70年代之前，其能源主要依靠進口。60年代末期，日本找到了一種廉價的、可以提供大量能源的方法——核電。1973年開始，發(fā)展核能成為了日本的國策。今天，日本成了世界第三大核能大國，它擁有53個核反應堆，核電供應了日本34.5%的電量需求。
　　距離東京220公里的福島的核電站隸屬東京電力公司，到2011年，這里的1號堆就能圓滿達到40年的設計使用壽命。按照計劃，這臺雖然垂老卻仍狀態(tài)良好的機器將延壽20年，到2031年退役。
　　3月11日9.0級大地震發(fā)生時，福島電站的1-3號堆正在工作，4-6號堆則因例行檢修恰好停機了。根據(jù)設計，地震一發(fā)生，震源周邊核電站的11臺核反應堆馬上自動停機了，福島第一核電廠正在工作的1、2、3號反應堆也停機了。
　　然而，停機后的核電站堆芯仍有大約3%左右的蓄積熱量不能發(fā)散掉，需要持續(xù)冷卻數(shù)天。最初，備用的柴油發(fā)電機被用來給1號堆的冷卻系統(tǒng)供電，1小時后的海嘯摧毀了所有的柴油發(fā)電機；工人們又抱來了備用電池，它們可以提供8小時左右的電源，另外一些工人則從外面拉來了新的柴油發(fā)電機。根據(jù)MIT的一位科學家Oehmen Josef提到過的信息：“因為接口不匹配，這些發(fā)動機無法接到電站?！焙芸欤鋮s系統(tǒng)幾乎停止運行，壓力容器中的水大部分變成了蒸汽，這導致壓力容器的壓強越來越大，幾乎達到了正常值的兩倍。
　　為了給最核心的壓力容器減壓，工作人員打開閥門，放出了這些直接與燃料棒接觸而可能攜帶輻射物質的蒸汽。
　　核電廠附近的輻射水平升高，但被認為只會對人體造成“極其細微的傷害”。3月12日下午，1號堆外墻發(fā)生了爆炸，但隨后，有官方機構解釋，盛放核燃料的壓力容器并未受損，隨后，2、3號堆也都發(fā)生了爆炸。之后，東京電力決定向反應堆中泵入海水用來冷卻燃料棒。
　　因一位工作人員的失誤，為反應堆提供冷卻水的柴油機停止工作，導致2號堆空燒，燃料露出水面。3月15日，日本當局已證實2號反應堆“可能發(fā)生了壓力容器底部受損”；核電站附近輻射水平很快升到了“足以危害人體健康”的程度。截止發(fā)稿前，日本首相菅直人發(fā)表告國民書，稱核泄漏趨向嚴重，要求20公里內居民迅速撤離，20-30公里周圍的居民也做好撤離、疏散的準備，目前不要離開建筑物。
　　4天之內，因為一座核電廠的事故，方圓900公里幾乎空了。
　　核能曾被認為是安全和最清潔的能源，現(xiàn)在，日本的事故引發(fā)了世界范圍內的憂慮，但在眾說紛紜中，相當部分人堅持核能仍是人類應該堅守并鼓勵的能源渠道。
　　從死神開始
　　“生不逢時”，這4個字是對核能及核科學誕生的最好描述。在量子力學的推動下，原子核理論在1920-1930年代突飛猛進，此時正值歐洲兩次大戰(zhàn)的夾縫中。1938年德國物理學家哈恩發(fā)現(xiàn)原子裂變現(xiàn)象的時候，歐洲已是戰(zhàn)云密布，第二年即爆發(fā)了第二次世界大戰(zhàn)。
　　此后發(fā)生的事情已經成為具有傳奇色彩的歷史和科學故事，愛因斯坦、玻爾、海森堡、奧本海默等世界第一流的科學家都側身其中。在最后一片“自由樂土”，美國集中了1500多名科學家和工程師，花費20億美元，生產出了3枚原子彈，其中一枚試爆，兩枚投到了日本，結束了戰(zhàn)爭。人類歷史上，水力、煤炭、石油、天然氣的發(fā)現(xiàn)或使用都伴隨著工業(yè)進步的歡樂頌，唯有原子能這種威力最大的能量卻以對城市與人口進行毀滅性打擊的形象來到人間，“核能”這個詞從一開始就在人們心頭蒙上一層陰霾。
　　然而與傳統(tǒng)能源相比，核能（核電）又有其得天獨厚的優(yōu)勢，1公斤鈾-235裂變放出的能量相當于2700噸標準煤燃燒放出的能量，一個100萬千瓦的燃煤發(fā)電廠每年需要300萬噸燃料，而核電站只要30噸就夠了。煤炭燃燒會放出數(shù)量龐大的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和煙灰，煤炭的開采、運輸、放置以及燃燒后產生的廢物處理，都會對環(huán)境造成巨大的破壞。而核燃料裂變完成后，雖然還帶有一定的放射性，但只要在合適的地方掩埋就基本是安全的。正因為如此，國際社會發(fā)展核電的呼聲和行動一直沒有停止。
　　第一個原子反應堆在科學家費米和西拉德指導下于1942年12月2日達到臨界狀態(tài)，即能夠輸出能量。不過這個反應堆是曼哈頓計劃的預研究，后來建成的反應堆也是為了富集釙元素用于制造原子彈而不是主要用于發(fā)電。
　　二戰(zhàn)后核能才開始應用于民用發(fā)電，自1951年12月美國實驗增殖堆1號（EBR-1）首次利用核能發(fā)電、1954年6月蘇聯(lián)第一座核電廠首次向電網送電，到現(xiàn)在已有近50年的歷史，這50年間，它們經歷了驗證示范、高速發(fā)展和滯緩發(fā)展?，F(xiàn)在，正處于復蘇之前的過渡階段。
　　核能變得不便宜
　　二戰(zhàn)后原本擁護美國制造和使用原子彈的科學家群體開始分化，很多科學家希望核能研究不要完全掌握在軍方手中，從而擁護和平利用原子能，但是由于核反應堆也會產生可用于核武器的釙元素，大多數(shù)國家如美國、英國、加拿大和蘇聯(lián)都試圖將核反應堆的研究置于嚴格的政府控制和保密范圍內。直到1953年，美國總統(tǒng)艾森豪威爾才在聯(lián)合國發(fā)表了“和平利用原子能”的演講，強調要盡快發(fā)展核能的和平利用。美國稍后通過了“1954年原子能修正案”，對核反應堆技術進行解密并鼓勵民間核反應堆的發(fā)展，允許私營企業(yè)取得反應堆所有權，但核燃料仍歸政府掌握，允許私人使用。
　　1954年6月，蘇聯(lián)的奧勃寧斯克核電站成功并入電網，可以提供500萬瓦的電力。時任美國原子能委員會主席列維斯?施特勞斯曾聲稱將來電力會“廉價到不用花錢”，當然他指的是當時正在秘密研究的氫核聚變。但原子能委員會此時資助的幾個研究項目表明，核電并不廉價，“其價格將會跟傳統(tǒng)能源差不多”，核電發(fā)展第一次讓人們失望。這時的核反應堆研究在美國主要由美國海軍推動，海軍的目的是要利用核能推動潛艇和航空母艦。
　　1956年，英國建成了世界第一個商用核電站，發(fā)電功率達到50兆瓦（后來提升到200兆瓦）。美國的第一個商用站在第二年建成并投入使用。
　　世界各國一開始對核電站抱有極大的熱情，尤其是1960年代末1970年代初各發(fā)達國家工業(yè)能力上升，電力需求十年翻一番，美蘇英法等國都制定了龐大的核電發(fā)展計劃，在短短十余年的時間里，美國核電機組就迅速達到上百臺。聯(lián)邦德國、日本以及印度、巴西等國家也成套地購買設備開始建設核電站。尤其是在1973年第一次石油危機之后，為了擺脫對中東石油的依賴，形成了核電廠建設的一個高潮。這個時期發(fā)電量提高得非?？?，1960年全世界還不到10億瓦，1970增長到1000億瓦，1980年代更是增長到3000億瓦。
　　一般把1950年代美、蘇建成的實驗性核電站（為了證明核能發(fā)電的技術可行性）稱為第一代核電機組。1960年代后期，一批人在第一代機組基礎改進上，進一步證明核能發(fā)電技術可行性的同時，也證明了核電可與水電、火電相競爭的經濟性。1970年代，因石油漲價引發(fā)的能源危機促進了核電的發(fā)展，目前世界上商業(yè)運行的四百多座核電機組絕大部分是在這段時期建成的，稱為第二代核電機組。本次發(fā)生故障的日本福島核電站，即屬第二代核電機組。
　　核電的黃金年代持續(xù)了10年，從1970年代末期開始，世界范圍內核電裝機能力增長變得越來越慢。裝機計劃不斷被取消，自1970年1月后的所有計劃中，超過2/3最終被取消，光在美國，1975-1980年就取消了63個核能機組。
　　究其原因，那20年間快速增長的核電經濟成本（由于主管部門猶豫不決和反對集團挑起的訴訟而導致建設時間過長）以及石油天然氣這類化石燃料價格不斷下跌，使核電廠失去了吸引力。尤其是1979年第二次石油危機之后，各國經濟發(fā)展速度減緩，再加上大規(guī)模的節(jié)能措施和產業(yè)架構調整，許多新的核電站建設項目被停止或推遲。
　　
　　事故
　　1979年3月發(fā)生在美國三哩島核電廠的燃料泄漏事故和1986年4月蘇聯(lián)發(fā)生的切爾諾貝利核電廠爆炸事故，也對世界核電發(fā)展產生了重大影響。
　　最初，核工業(yè)的建設者對于核電站的安全持盲目樂觀態(tài)度。核工業(yè)調整委員會的委員馬庫斯?羅登曾報告說，“發(fā)生核事故的風險和被隕石砸到的幾率差不多?！?1979年3月28日凌晨4時，美國賓州的三哩島核電站的警報突然拉響，渦輪機停轉，堆芯壓力和溫度驟然升高，大量放射性物質溢出。直到6天之后堆芯溫度才下降，避免了氫爆炸，但反應堆已經癱瘓。事發(fā)之后全美震驚，約有20萬人撤離這一地區(qū)。更令公眾不滿的是，調查委員會竟然無法拿出一份清楚的報告，由于監(jiān)測設備損壞和缺失，連核科學家都不知道核反應堆里面到底發(fā)生了什么。《紐約評論報》指出，“這起事故或許并不是十分嚴重，但當安全性被過度推銷，即使是最小的事故也能導致對工業(yè)安全性信任的極大喪失。結果是，一直被灌輸核能源利用毫無風險思想的民眾在事故發(fā)生時更難保持理性?！比栏鞯丶娂娕e行集會示威，還成立許多民間反核組織，要求停建或關閉核電站。美國和西歐一些國家政府不得不重新檢查發(fā)展核動力計劃。
　　1986年4月26日凌晨，位于蘇聯(lián)烏克蘭首府基輔以北130公里處的切爾諾貝利核電站發(fā)生猛烈爆炸，反應堆機房的建筑遭到毀壞，同時發(fā)生了火災，反應堆內的放射物質大量外泄，周圍環(huán)境受到嚴重污染，造成了核電歷史上迄今為止最嚴重的事故。
　　切爾諾貝利核電站共有4個功率均為100萬千瓦的核反應堆，其發(fā)電量占烏克蘭總發(fā)電量的50%，并向大多數(shù)東歐國家提供重要電力。但該核電站的反應堆是20世紀70年代引進的水冷式石墨慢化反應堆。由于石墨反應堆不夠安全，冷卻系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，堆芯石墨棒的溫度就會猛增，直至超過熔點而導致熔毀事故。
　　1986年4月25日，切爾諾貝利核電站第4號反應堆的工作人員違反操作規(guī)程連續(xù)切斷反應堆的電源，使主要冷卻系統(tǒng)停止工作，以致26日凌晨發(fā)生猛烈爆炸，爆炸引起機房起火，濃煙使人呼吸困難，放射性物質不斷外溢，大量放射塵埃污染到北歐、東西歐部分國家。
　　這兩起事故嚴重打擊了公眾對于核電的信心，公眾的接受程度成為核電發(fā)展的障礙之一，有一些國家如瑞士、意大利、奧地利等已暫時停止發(fā)展核電。為保證核電的安全性，美國在三哩島事故后所采取的提高安全性的措施，使核電廠建設工期拖長、投資增加、經濟競爭力下降，特別是投資風險的不確定性阻滯了核電的繼續(xù)發(fā)展。
　　核春天或核冬天
　　清華大學核能與新能源技術研究院研究員張作義指出，國際有關分析認為，公眾反對是核電由盛轉衰最重要的原因之一。在決定停止發(fā)展核能的國家中，有些是直接由公眾投票淘汰核能的，如瑞典、瑞士、奧地利和意大利等國家；有些是反核政黨得到公眾支持上臺后，由政府作出決定淘汰核能的，如德國、比利時、西班牙、荷蘭等國家。美國麻省理工學院和哈佛大學將公眾態(tài)度與核安全、經濟性、燃料循環(huán)與核擴散等并列為影響核電未來的主要因素之一。
　　民眾對核能的反對其實也不是沒有道理的。目前正在運行的核電站大部分還是第二代，安全層級還比較低；另外，大量核電站也給國際恐怖分子竊取核燃料作為臟彈，甚至竊取釙元素研制原子彈帶來機會，“核擴散”會給世界帶來更多的不安定因素。另一個新出現(xiàn)的原因是核廢料的處理問題。隨著核能日益廣泛的使用，放射性固體廢棄物的數(shù)量也在與日俱增。核廢料的處理大都采用就地貯存在的方式，但由于這種物質的半衰期長達幾千年乃至上萬年，對人類是一種巨大的潛在威脅。
　　然而，盡管如此，進入21世紀，隨著能源供應趨緊和對清潔能源的需求，以及現(xiàn)有核電機組保持的相當長時間的良好的運行紀錄，東亞國家和美國、歐洲等正在計劃建設新的核電機組。
　　2007年，國際能源機構發(fā)表《2006年世界能源展望》報告，呼吁世界各國改變現(xiàn)行的能源政策，提高能源利用效率。這是該組織首次支持推廣核能的使用，總干事克勞德?曼迪爾在倫敦舉行的新聞發(fā)布會上表示：“關鍵在于立刻采取行動，各國應該盡快調整政策、采取措施提高能源利用效率和促進能源技術的發(fā)展?！薄巴瑫r，各國應著力發(fā)展能源技術和推廣核能應用，否則在不久的將來，人類將不得不面臨能源價格飛漲，而且經常停電（能源供應不穩(wěn)定）的危機?！?br/>　　然而，本次福島核電站的事故，幾乎標志著“核能的春天還沒來臨，冬天就到了”。福島核電站事故發(fā)生后，3月13日，在德國南部的城市斯圖加特，6萬名示威者組成了長達45公里的人鏈，他們的要求是立即關閉德國所有核電廠。目前，德國總理默克爾已宣布德國將全面檢查核電站安全標準。同日，發(fā)展核能的堅定支持者，美國參議員利伯曼（Joseph Lieberman）呼吁：美國應暫時放慢核電發(fā)展步伐，以保證能夠安全利用核能，他說：“我不認為美國應該停止修建核電站，但現(xiàn)在有必要踩下剎車，直到我們完全搞清楚日本目前所面臨的危險?！?br/>　　(日文翻譯李君、周文迦對本文亦有貢獻，特此致謝)