http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 11:20:45 來源:新浪環球地理
北京時間3月28日消息,據(ju)美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)地(di)理(li)網(wang)站(zhan)報(bao)道(dao),世(shi)界(jie)正(zheng)處(chu)在(zai)核(he)能(neng)大(da)規(gui)模(mo)擴(kuo)張(zhang)的(de)邊(bian)緣(yuan),麵(mian)對(dui)剛(gang)剛(gang)發(fa)生(sheng)的(de)日(ri)本(ben)福(fu)島(dao)第(di)一(yi)核(he)電(dian)站(zhan)危(wei)機(ji),我(wo)們(men)不(bu)得(de)不(bu)提(ti)出(chu)這(zhe)樣(yang)的(de)疑(yi)問(wen),新(xin)建(jian)造(zao)的(de)反(fan)應(ying)堆(dui)在(zai)出(chu)現(xian)電(dian)力(li)故(gu)障(zhang)時(shi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)否(fou)超(chao)過(guo)福(fu)島(dao)核(he)電(dian)站(zhan)?這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)的(de)答(da)案(an)似(si)乎(hu)是(shi)“未必”。福島核電站是日本曆史最為悠久的核電站之一,電力故障導致反應堆溫度升高到危險程度並引發核危機。

3月22日,身穿防護服的工作人員向福島第一核電站受損的4號反應堆注水,以進行冷卻。新核電站設計依靠集成的被動安全係統在發生斷電故障時進行冷卻,但這種核電站的發展較為緩慢。
被動安全係統“少見”
采(cai)用(yong)被(bei)動(dong)安(an)全(quan)係(xi)統(tong)的(de)反(fan)應(ying)堆(dui)能(neng)夠(gou)應(ying)對(dui)類(lei)似(si)日(ri)本(ben)福(fu)島(dao)核(he)電(dian)站(zhan)發(fa)生(sheng)的(de)事(shi)故(gu),即(ji)斷(duan)電(dian)導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)泵(beng)水(shui)冷(leng)卻(que)放(fang)射(she)性(xing)燃(ran)料(liao)和(he)乏(fa)燃(ran)料(liao)。然(ran)而(er),全(quan)世(shi)界(jie)在(zai)建(jian)的(de)65座核電站中隻有4座采用這種設計。(美國佐治亞州和南卡羅來納州的4座反應堆仍處在現場準備階段,等待政府批準。)
全世界在建的核電站中有47座反應堆采用第二代設計,與上世紀70年nian代dai建jian造zao的de福fu島dao核he電dian站zhan相xiang同tong,沒mei有you集ji成cheng被bei動dong安an全quan係xi統tong。核he電dian站zhan運yun營ying商shang指zhi出chu,即ji使shi最zui初chu設she計ji時shi沒mei有you集ji成cheng被bei動dong安an全quan係xi統tong,現xian有you反fan應ying堆dui或huo者zhe在zai建jian反fan應ying堆dui也ye可ke添tian加jia這zhe種zhong係xi統tong或huo者zhe采cai取qu其qi他ta改gai進jin措cuo施shi。美mei國guo工gong業ye貿mao易yi組zu織zhi核he能neng研yan究jiu所suo表biao示shi,南nan加jia利li福fu尼ni亞ya州zhou沿yan岸an的de聖sheng奧ao諾nuo弗fu雷lei核he電dian站zhan進jin行xing了le改gai進jin,允yun許xu操cao作zuo人ren員yuan使shi用yong一yi個ge地di心xin引yin力li驅qu動dong的de係xi統tong,在zai斷duan電dian情qing況kuang下xia保bao證zheng水shui循xun環huan以yi冷leng卻que核he電dian站zhan。
但類似這樣的改進仍存在局限性。核能研究所戰略計劃執行理事阿德裏安·海默爾表示:“需要為核電站準備大量水,一旦發生地震,蓄水池將受到何種影響?”這也就是為什麼要在最初的設計階段采用被動安全係統。
quanshijieyounaxiehedianzhantongguocaiyongyinliqudongxitonghuozheqitaanquancuoshijiayigaijin?womenmeiyourenhexianchengdecankaoziliao。jichengbeidonganquanxitongdexinhedianzhanfazhanjiaoweihuanman。hedianzhanxuyaohenchangshijianhuodezhengfupizhun,choujizijin,wanchengguihuahezuizhongdejianzao。zaidangqianzhegejishufeisufazhandeshidai,hedianzhande“慢節奏”顯得有些怪異。當前的很多核電站采用了大量三四十年前研發的基本技術。
第二代仍唱主角
在日本福島第一核電站的6座反應堆中,有5座采用通用電氣公司一項名為“BWR-3”(一種沸水反應堆)的設計以及Mark 1安全殼係統。全世界有多達92座核電站在建造時采用沸水反應堆設計,其中有32座裝有Mark 1安an全quan殼ke係xi統tong。與yu在zai發fa展zhan核he能neng方fang麵mian走zou在zai世shi界jie前qian列lie的de美mei國guo和he法fa國guo的de所suo有you核he電dian站zhan一yi樣yang,福fu島dao反fan應ying堆dui也ye是shi第di二er代dai反fan應ying堆dui。倫lun敦dun世shi界jie核he能neng協xie會hui表biao示shi,第di一yi代dai反fan應ying堆dui在zai上shang世shi紀ji50年代和60年代研發。英國是唯一一個仍運營第一代反應堆的國家,例如北威爾士的維爾法核電站。
海默爾表示,1979年的三裏島核危機迫使人們對核電站設計的風險性和安全性重新進行評估。他說:“如果發生斷電事故應如何應對?你必須做到在燃料遭到破壞前恢複供電。”liyongdixinyinliqudonglengqueshuijinrufanyingduirongqibianshizaichuxianfudaoduandianguzhangshideyizhongyingduifangshi。xiangxiangyixia,jiangyigexushuichianzhuangzaiwuding,dakaishuilongtoushiliyongdixinyinlirangshuitongguoguandaojinruchufangdeshuichi。
在(zai)反(fan)應(ying)堆(dui)內(nei),燃(ran)料(liao)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)會(hui)加(jia)熱(re)空(kong)氣(qi)和(he)水(shui),導(dao)致(zhi)它(ta)們(men)通(tong)過(guo)管(guan)道(dao)進(jin)入(ru)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)。海(hai)默(mo)爾(er)表(biao)示(shi),如(ru)果(guo)發(fa)生(sheng)斷(duan)電(dian)事(shi)故(gu),一(yi)切(qie)都(dou)會(hui)停(ting)止(zhi)運(yun)轉(zhuan),出(chu)現(xian)類(lei)似(si)福(fu)島(dao)核(he)電(dian)站(zhan)那(na)樣(yang)冷(leng)卻(que)係(xi)統(tong)失(shi)靈(ling)的(de)情(qing)況(kuang)。被(bei)動(dong)安(an)全(quan)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)為(wei)核(he)電(dian)站(zhan)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)爭(zheng)取(qu)時(shi)間(jian),尋(xun)找(zhao)足(zu)以(yi)為(wei)一(yi)係(xi)列(lie)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)的(de)大(da)型(xing)發(fa)電(dian)機(ji),重(zhong)新(xin)啟(qi)動(dong)水(shui)泵(beng),將(jiang)水(shui)泵(beng)進(jin)反(fan)應(ying)堆(dui)水(shui)池(chi)。
三代-plus是發展方向
在全世界運營的442座核電站中,隻有15座采用第三代反應堆。第三代反應堆在設計上集成了被動安全係統。日本和韓國各有4座第三代反應堆,加拿大、中國和羅馬尼亞各有2座,阿根廷有1座。日本、中國大陸、台灣、韓國、芬蘭、法國和俄羅斯在建的第三代反應堆共有14座。
根據核能研究所提供的資料,當前第三代反應堆投入運營時間在1982年至2007之間,並非處在核技術的前沿。下一代反應堆將是第三代-plus反應堆,在發生事故時完全依靠被動安全係統。利用地心引力、天然對流而不是電網、柴chai油you驅qu動dong或huo者zhe電dian池chi提ti供gong備bei用yong電dian力li,是shi應ying對dui核he電dian站zhan冷leng卻que係xi統tong麵mian對dui挑tiao戰zhan時shi采cai取qu的de關guan鍵jian舉ju措cuo。世shi界jie核he能neng協xie會hui指zhi出chu,被bei動dong安an全quan係xi統tong不bu依yi賴lai於yu各ge組zu件jian的de正zheng常chang運yun行xing、備用電力和操作人員控製,而是單純地依靠物理現象。海默爾說:“一些完全采用被動安全係統的設計至少能夠在失去交流電供電或者額外冷卻水72小時內正常運轉。”
世界上首批4座第三代-plus反應堆正在中國建造。浙江省三門核電站的反應堆預計可在2013年投入運營。美國也將建造4座第三代-plus反應堆,現正處於現場準備階段。其中有2座位於佐治亞州韋恩斯伯勒附近的南方公司沃格特勒核電站,另外2座位於南卡羅萊納州詹肯斯維勒附近南卡羅萊納州電力與天然氣公司的維吉爾·薩默爾核電站。
所有8座第三代-plus反應堆均采用西屋電氣公司的AP1000設計,即循環冷卻鋼結構安全殼周圍的外部空氣,借助地心引力驅動安全殼頂部蓄水池中的水。西屋電氣發言人斯科特·肖表示,這一係統可進行長達72小時的冷卻。在此之後,一台小型柴油發電機將提供電力,將現場儲存設施裏的水泵入反應堆芯和乏燃料池,每分鍾輸送的水量達到100加侖(約合378升),可連續泵水4天。借助於AP1000,西屋電氣得以從第二代反應堆升級為第三代-plus。
未雨綢繆應對斷電
憂思科學家聯盟核安全計劃負責人大衛·luoqibaomubiaoshi,beidonganquanxitongfuyugongzuorenyuangengduoshijianchulishigu,tongchangqingkuangxia,gengduodeshijianyiweizhenenggouzaimianduitiaozhanshiqudegengdachenggong。danyousikexuejialianmengrengduizhengchanglengquexitongshilingshijianchaoguo72小時的形勢感到憂慮。他說:“這個時候,你仍然要麵對如何恢複向水池泵水的問題。”在發生類似福島核電站這樣的事故時,72xiaoshikenengyuanyuanbugou。haimoerbiaoshizheyixitongkeyijiezhuxiaofangcheheshuibengbuchongshui。danduiyufudaohedianzhandedierdaifanyingdui,zhezhongfangshibingbuzouxiao,yinweilengquerengyikaohedianzhanzishenguandaoxitongnengfouzhengchangyunzhuan。
海默爾稱,另一種第三代-plus反應堆設計是通用電氣-日立核能合資公司的ESBWR(經濟簡化型沸水堆的英文首字母縮寫),采用引力驅動係統讓反應堆芯保持被冷卻水覆蓋的狀態。在日本大地震和海嘯發生前,這一設計已在美國獲得批準,9個月內便可生效。3月9日,也就是大地震發生前2天,美國核管理委員會發布了ESBWR的(de)最(zui)終(zhong)安(an)全(quan)評(ping)估(gu)報(bao)告(gao)和(he)最(zui)終(zhong)設(she)計(ji)批(pi)準(zhun)書(shu),原(yuan)定(ding)於(yu)秋(qiu)季(ji)正(zheng)式(shi)生(sheng)效(xiao)。海(hai)默(mo)爾(er)說(shuo),但(dan)隨(sui)著(zhe)福(fu)島(dao)核(he)電(dian)站(zhan)危(wei)機(ji)的(de)發(fa)生(sheng),生(sheng)效(xiao)時(shi)間(jian)將(jiang)很(hen)難(nan)預(yu)測(ce)。通(tong)用(yong)電(dian)氣(qi)-日立公司發言人邁克爾·特圖安希望公司能夠在秋季獲得核管理委員會認證。ESBWR是他們采用被動安全係統的第一款反應堆設計。
特圖安表示,在等待政府批準時,ESBWR將在印度建造,印度政府選擇了兩個地點。“我們負責一處,西屋負責另一處。”在美國,底特律愛迪生電力公司早在2008年便選擇了通用電氣的ESBWR設計,作為伊利湖湖岸費爾米2號核電站的新反應堆。
海默爾說,福島核電站的備用係統未能在海嘯襲擊中幸免,ESBWR和西屋AP1000等deng新xin型xing反fan應ying堆dui能neng夠gou更geng好hao地di應ying對dui這zhe種zhong災zai難nan。它ta們men並bing不bu依yi靠kao發fa動dong機ji起qi動dong。福fu島dao核he電dian站zhan的de工gong作zuo人ren員yuan需xu要yao控kong製zhi很hen多duo閥fa門men,一yi些xie新xin係xi統tong隻zhi有you兩liang三san個ge閥fa門men。基ji於yu堆dui芯xin損sun傷shang頻pin率lv量liang度du——計算事故導致反應堆燃料熔化的可能性——先進的被動設計能夠讓沸水反應堆的安全性比主動係統高出10到100倍。
強化型排放口
麵對大量運營中以及建造中的第二代反應堆,監管人員和操作人員經常將目光聚焦在如何進行改進以提高舊設計的安全性上。在3月美國環境與公共委員會舉行的聽證會上,核管理委員會主席格雷戈裏·傑茲克將迄今為止的核反應堆運營與升級和改造有著20年之久的飛機係統相比較。他說:“我們進一步了解自己在哪些方麵出了差錯。”
海默爾表示,美國的所有沸水反應堆均采用與福島反應堆類似的設計,自上世紀90年代便采用所謂的“強化型排放口”。排(pai)放(fang)口(kou)允(yun)許(xu)反(fan)應(ying)堆(dui)將(jiang)蒸(zheng)汽(qi)和(he)壓(ya)力(li)直(zhi)接(jie)釋(shi)放(fang)到(dao)大(da)氣(qi)中(zhong),同(tong)時(shi)借(jie)助(zhu)過(guo)濾(lv)器(qi)過(guo)濾(lv)掉(diao)放(fang)射(she)性(xing)物(wu)質(zhi)。在(zai)較(jiao)為(wei)老(lao)式(shi)的(de)設(she)計(ji)中(zhong),強(qiang)化(hua)型(xing)排(pai)放(fang)口(kou)並(bing)不(bu)安(an)裝(zhuang)在(zai)反(fan)應(ying)堆(dui),而(er)是(shi)在(zai)反(fan)應(ying)堆(dui)所(suo)在(zai)建(jian)築(zhu)內(nei)。氫(qing)氣(qi)會(hui)在(zai)反(fan)應(ying)堆(dui)所(suo)在(zai)建(jian)築(zhu)內(nei)不(bu)斷(duan)聚(ju)集(ji)。
核能研究所力圖從日本官員口中獲得一個準確答案,即發生事故的福島反應堆是否裝有強化型排放口。“他們有很多事情處理,不太可能有時間向我們提供相關信息。”福島6座反應堆中有4座發生爆炸,說明氫氣在反應堆所在建築內聚集。
三管齊下改進抑壓池
Mark 1安全殼係統的安全性正麵臨越來越嚴格的審查。3月16日,通用電氣公布了一份文件,強調這項有著40年曆史的技術一直“不斷進化”。通用電氣設計了一個“抑製”xitong,yongyujiangdihuanraofanyingduixindibudeyouzhaquanbingxingyiyachineideyali。yiyachineidezhengqipaochenrushuixia,bangzhuxiaochureliang。tongyongdianqibiaoshi,yizhixitongnenggoujiangdaqipaofenliechengxiaoqipao,jinerkuaisulengning,qidaojiangyazuoyong。
zaiyiyachinei,tongyongdianqihaianzhuanglepianzhuanzhuangzhi,zaishejishangyongyuyizhihexiaochuzhengqijinruyiyachibingtigaoshuiweishichanshengdeyalibo。tongyongdianqibiaoshi,tamentongyangqianghualeanzuoshijiegou——用於支撐抑壓池的類似於腿的結構。美國核管理委員會要求對美國采用Mark 1係統的核電站抑壓池進行這種加固,同時改進排放係統。特圖安說:“我們與海外客戶分享這項計劃,但我不知道他們是否進行這種改進。”
憂思科學家聯盟核能與氣候變化項目負責人艾倫·凡科表示:“我們將從福島核事故身上獲得很多我們必須吸取的教訓,雖然目前還不清楚這些教訓具體是什麼。”洛(luo)奇(qi)鮑(bao)姆(mu)說(shuo),福(fu)島(dao)核(he)電(dian)站(zhan)可(ke)能(neng)並(bing)沒(mei)有(you)采(cai)取(qu)有(you)效(xiao)的(de)安(an)全(quan)措(cuo)施(shi),又(you)或(huo)者(zhe)采(cai)取(qu)了(le)安(an)全(quan)措(cuo)施(shi)但(dan)未(wei)能(neng)起(qi)作(zuo)用(yong),不(bu)管(guan)是(shi)哪(na)一(yi)種(zhong)情(qing)況(kuang),我(wo)們(men)都(dou)必(bi)須(xu)改(gai)進(jin)安(an)全(quan)措(cuo)施(shi)。“在遇到十字路口時,人們應該選擇正確的方向,或者找到新的十字路口,引導自己走上正確的方向。” (秋淩)