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福岛第一核电站历来问题重重

 肖克东 2011-03-22

华尔街日报》对监管文件的分析显示,早在强震和海啸令福岛第一核电站的冷却系统陷入瘫痪、并酿成25年来最严重的核危机之前,这座核电站就已经是日本最容易陷入麻烦的一座核设施。

Agence France Presse
一辆日本消防车在向福岛第一核电站三号反应堆喷水使其冷却。
此外,工程师们说,日本核电站的标准做法似乎是导致核危机的重要原因。在停产维护期间,从反应堆中取出的新的核燃料会被放置在缺少防护的“乏燃料存储池”中长达数周或数月时间。

周日,福岛第一核电站灾难应急小组在控制受损核反应堆一事上取得了进展。他们恢复了电力供应,准备重启设计用于冷却危险过热核材料的重要系统。但对该核电站安全和维护操作的最新分析为了解事态为何面临失控的危险提供了新的材料。

就在一周多前9.0级地震和海啸袭击日本之时,福岛第一核电站四号反应堆此前取出的所有新的核燃料正被存储在应该始终注满冷却水的池中。现在对于核电站运营商东京电力公司来说,在池中大多数冷却用水逐渐蒸发之后,存储池已经成为最大的问题,可能会引发火灾并导致大范围的核泄漏。

《华尔街日报》对日本监管文件所做的分析表明,早在本月的强震和海啸严重破坏福岛第一核电站之前,该核电站已经是日本麻烦最多的一座核设施。最新数据显示,2005至2009年的五年间,在日本所有大型核电站中,福岛第一核电站的事故率是最高的。此项数据是由日本核能安全组织(Japan Nuclear Energy Safety Organization)搜集的,该组织主要受政府资助,负责监控安全生产,检查日常操作。这项数据显示,相比在其它核电站工作的同行,福岛第一核电站的工人在工作场所受到的辐射更多。

救助儿童会在日本的避难中心为因地震和海啸而无家可归的孩子提供游戏场所。该组织在仙台的代表伊恩·伍尔弗顿(Ian Woolverton)向《华尔街日报》的切尔西·哈伯德(Kelsey Hubbard)讲述了孩子们对核辐射的恐惧。此外,由于天气寒冷,住在避难所的人们生活更加艰苦。
东京电力公司说,福岛第一核电站的总体运营是安全的。事故率较高主要是由运营年限较长引起的。3月11日之前出现的事故相对较小。

周日,日本政府避免福岛第一核电站发生大规模灾难的努力取得重大进展。工人们恢复了核电站的部分电力供应,漫长的喷水操作最终淹没了四号反应堆的乏燃料存储池,降低了辐射水平。

来自东京的一个灾害响应精英团队──超级救援队(Hyper Rescue Squad)以及它使用的大型水枪──超级泵浦车(Super Pumper)对取得这一进展起了关键作用。

超级救援队的队长高山由纪夫(Yukio Takayama)告诉《华尔街日报》,不管你穿上什么样的防护装备,只要你触碰或吸入放射性物质,这就意味着死亡;队员们牢记这一点,都有强烈的恐惧感。

日本经济产业省高级官员西山英彦(Hidehiko Nishiyama)说,上周末,我们能做的最重要的事情是给三号和四号反应堆的乏燃料存储池填满水。东京电力公司受经济产业省监管。

在地震发生时,由于处于年度检修中,四号反应堆没有运行,也没有发电。作为年度检修的一部分,五个月前,东京电力公司将所有的核燃料棒从反应堆内搬到了乏燃料存储池中。存储池由混凝土筑成,其受到的防护不如反应堆本身强。核燃料棒是存储放射性燃料球芯块的金属管。

东京电力公司核设备管理部部长Takeshi Makigami说,当时我们在检查反应堆的内部,所以工人不得不将核燃料从反应堆中搬出。

3月11日地震时,四号反应堆乏燃料池中的燃料棒处于活动状态。福岛第一核电站备用发电机在海啸中受损,导致紧挨着四号反应堆的乏燃料池中的水无法循环,而外面的水又不能被注入该乏燃料池。于是,池中的燃料棒开始变得过热,池里的水被蒸发形成蒸汽,放射性燃料棒有部分暴露在空气里,形势极为危险。高温引发了大火,四号反应堆乏燃料池上方的屋顶部分被毁,引发辐射泄漏。

上周末,紧急救援队似乎稳定住了四号反应堆。但尽管如此,日本官员仍提醒说,他们不知道该反应堆乏燃料池是否有裂缝或其它重大损害。

麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)原核工程教授Andy Kadak在研究了东京电力处理核燃料的做法后说,四号反应堆的状况暴露出日本“全炉排放”(即在停堆维修过程中转移反应堆内的全部燃料)这项普遍存在的做法存在风险。他说,日本方面坚持认为,将所有燃料转移至乏燃料池是更为安全的做法,但这次就出现了问题。

东京电力的Takeshi Makigami为这种转移依然可用的燃料并将其放置在乏燃料池里的做法辩护,说只要有足够多的水且燃料棒之间保持足够的空间,这种做法可以很安全。

在美国,如果反应堆因补充燃料而关闭,一般来说,在厚重的钢质反应堆压力容器内仍会存有大多数燃料,因为这个容器可提供更多保护,防止辐射泄漏。在补充燃料的断电过程中,当操作人员替换乏燃料、换上新燃料并执行其它保养任务时,这些燃料棒会来回变换位置,有点类似于一辆汽车互换轮胎,以保证均匀的磨损度。

在美国,一般只有充分使用过的燃料棒才会被弃之不用并被转移到乏燃料池中安置,它们可在乏燃料池里存放数十年之久。也就是说,美国的乏燃料池只保存使用了最长时间的乏燃料,因而在温度和辐射水平上也是最低的。

相比之下,东京电力以及其它公司的常见做法是暂时转移所有燃料棒。最新的燃料棒最终会被送回至反应堆压力容器,并配以新的燃料棒,替换掉最旧的燃料棒,后者被放到乏燃料池里。

燃料棒可在乏燃料池里保存多年,原因有两个。首先,这些燃料棒需要冷却。其次,至今还没有哪个国家解决了如何利用大量核废料的问题。因此,大部分的乏燃料棒依然保存在乏燃料池里。

地震发生后的最初几天,日本官员关注的不是四号反应堆,因为它是福岛第一核电站因检修而处于关闭的三个反应堆之一,另外两个是五号与六号反应堆。当时似乎一号、二号和三号反应堆的情况更危急,地震时它们都处于工作状态。当这些反应堆断电后,反应堆和乏燃料池的正常冷却系统出现了故障,无法工作。

但是到地震发生后的第四天,即3月15日,四号反应堆首次燃起大火,情况变得十分危急。东京电力的高管说,四号反应堆乏燃料池的温度远远高于地震当天自动关闭的那三个反应堆的乏燃料池温度。

《华尔街日报》报道说,在日本核危机爆发之初的几个小时里,东京电力在决定是否使用海水冷却反应堆方面犹豫不决,因为它担心,如此一来可能让花费数十亿美元建起的核电站毁于一旦,当时该核电站的发电能力已经不足。不过最终该公司高管被迫无奈,只好使用直升机和消防车为暴露在外的燃料棒喷洒海水。五号和六号反应堆乏燃料池的温度也有所上升,不过东京电力控制住了这两个反应堆的情况,没有发生爆炸或火灾。

日本核能安全组织的监管备案文件显示,早在本月的地震和海啸双重打击之前,福岛第一核电站就已经属于日本问题最严重的核电站之一。

东京电力公司的Takeshi Makigami说,报告中福岛第一核电站的一些数据很糟糕,主要原因是反应堆陈旧。福岛第一核电站的全部反应堆都是在上世纪70年代开始投入运行的。

他说,东京电力公司经常进行维修,并用最新的设备替换不同的单个部件,这样做是为了让陈旧的核电站能拥有与新核电站同样的功能。不过,实际上这很难办到。

《华尔街日报》对数据的分析显示,2005年以来福岛第一核电站发生过15起事故,是日本拥有三座以上反应堆的核电站中事故最多的。维修问题一直是日本核电站发生事故的主要原因,不过不清楚运行年份长短是否也是一个主要因素。

2009年2月,一号反应堆内压力水平急剧上升,迫使核电站通过一个应急阀门释放蒸汽。工人们发现了一个断掉的螺钉,关闭了反应堆。调查发现,有一个螺母没有拧紧,而且没有对其进行定期检查。

一些事故涉及到关键性的安全装置。2007年,一台应急柴油发电机在测试期间开始冒烟。调查发现,发电机的断路器部分被装反了。

柴油发电机故障是这次危机的主要原因。柴油发电机为对反应堆冷却系统至关重要的水泵提供电力。不过,没有证据表明海啸袭来之前就存在故障。

2009年4月,三号反应堆内的一根控制杆由于一个阀门泄漏出现故障。控制杆是用来停止核电站堆芯的核反应的关闭装置。调查发现,控制杆使用了两种不同的螺钉,导致泄漏。

在本月的事故之前,福岛第一核电站的这些事故都没有被视为重大安全隐患,也没有造成任何人员受伤或导致任何放射性物质释放到核电站外。就像大部分国家一样,相比传统的化石燃料发电站,日本的核电站运营商必须向有关部门报告更多的问题,因此即使是对很小的事故也有更多的详细描述。

经济产业省的西山英彦指出,东京电力公司面临严重挑战,包括间隔不到四年的大地震。他还说,东京电力公司在信息披露方面有了很大进步。他说,该公司复原能力良好,不过一旦紧急情况结束,我们需要对东京电力公司应对问题的做法进行评估。经济产业省负责监管东京电力公司。

监管文件显示,福岛第一核电站的工人确实比其他核电站的工人暴露在更高的辐射下。过去10年来,福岛第一核电站员工每年平均受到的辐射一直是日本各核电站中最高的。东京电力公司旗下其他核电站的工人也比日本其他大部分大型核电站运营商的工人暴露在更高的辐射下。

东京电力公司核电站管理部门负责人小林久晃(Teruaki Kobayashi)说,由于福岛第一核电站反应堆更陈旧,比新建核电站需要更经常的维修和检查。由于该核电站设计过时,辐射量通常会更高。

小林久晃说,当我们进行大型改进或检查时,工人们不可避免的更有可能受到辐射。这是因为一些工作只能人工完成。

他说,举例来说,当东京电力公司清洁反应堆内部时,使用的是专用设备和机械手,但工人必须远程操作这些设备,不可避免的会离放射性物质更近。

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