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張欣:福島事故未平,法國又炸,中國四代堆安全嗎
關鍵字: 福島核事故【文/ 觀察者網特約作者 張欣】
不久前,法國弗拉芒維爾核電站發生爆炸,法國官方稱,目前沒有核泄漏風險,已經排除人為破壞的可能。據英國《獨立報》報道,有5人在爆炸中受傷,多是吸入爆炸煙塵所致。為何法國核電站發生爆炸,卻沒有像日本福島核電站那樣產生核泄漏的風險呢?
為何法國核電站爆炸沒發生日本福島那樣的核泄漏
反應堆停堆后,鏈式反應雖然停止,但產熱不會立即降低到零。在相當長一段時間內,剩余裂變和裂變產物衰變會持續產生剩余功率,停堆后兩個小時仍可達額定熱功率的1%。這對于百萬千瓦核電站來說仍是極其巨大的熱量,可能導致堆芯熔化、壓力邊界和安全殼破損等事故,引起放射性物質大規模釋放的嚴重后果。所以核電站均設置余熱排出系統,用以停堆后將余熱導出,確保反應堆安全。
余熱排出系統分為能動余熱排出系統和非能動余熱排出系統兩大類。二者的區別是能動余熱排出系統必須依靠外部電源,而非能動余熱排出系統不需要電源。在全廠斷電等事故中,正常電源和可靠電源供電同時喪失,常規能動余熱排出系統因電源喪失而失去外部驅動力,余熱排出功能失效。非能動余熱排出系統的作用是在反應堆事故停堆后,不依靠外界驅動力,通過回路工質的自然循環可靠地導出堆芯余熱,將反應堆停堆后的余熱輸送到最終熱阱,以防止燃料包殼燒毀和堆芯熔化,確保斷電事故下系統的安全。非能動余熱排出系統的工作過程只依靠重力、冷熱工質的密度差以及回路壓差,提高了反應堆的固有安全性。
法國弗拉芒維爾核電站一號反應堆
除少數三代非能動先進輕水堆外,目前大多數水冷堆,在緊急停堆后,如果沒有能動降溫措施,難以通過被動安全措施充分釋放殘余的衰變熱,美國三里島核事故就說明了這個問題。從三里島事故的原因和過程看,其主要教訓是能動安全系統需要大量人工操作,而人性不可靠可能因操作失誤造成嚴重后果。
日本福島核事故發生時,雖然由于地震引發的海嘯導致福島核電站斷電(核電專業術語即SBO,“全廠斷電”),而主動降溫冷卻系統需要電力來驅動,斷電直接導致主動降溫措施失效,堆芯溫度不斷上升。而在海嘯退去后,如果日本東電及時用海水去冷卻反應堆,也能一定程度上取得降溫的效果,雖然這種做法會對機組造成永久性損害進而報廢,帶來較大經濟損失。
正是處于經濟利益的考量,導致日本東電在核事故處理中猶豫不決,加上福島核電廠長期缺乏核應急演習,沒有準備應急發電裝置,反應堆內沒有消氫系統,這些管理和設備上的缺陷疊加在一起,讓東電失去了避免反應堆堆芯熔毀的機會,最終導致1、2、3、4號機組相繼發生氫氣爆炸,釀成了堪比切爾諾貝利核事故的7級核事故,根據IAEA的報告,放射性物質總泄漏量已經超過了切爾諾貝利。
法國核電站爆炸之所以沒有核泄漏的風險,主要原因在于爆炸發生點遠離核反應堆——發生爆炸的是法國弗拉芒維爾核電站的輪機房,該廠房屬于常規島,與反應堆有物理隔絕,僅有間接熱力傳遞,因此這次事故與核安全系統無關,并不會帶來核泄漏的風險。
核反應堆的安全性隨著技術進步而提升
要說明的是,即便將來發生了類似于日本福島核電站的情況,目前的第三代反應堆都可以避免發生類似于日本福島那樣的災難。原因就在于核電技術的進步。
正如在諸多領域,科學技術在實踐中不斷完善改進,核電技術也是不斷發展進步的,從第一代核電反應堆的發電功率僅僅相當于同期火力發電機組的零頭,到第二代核反應堆的可以實現商業化發電,都顯示出核電技術在不斷發展。
第二代核反應堆單一核電機組的發電能力大幅提升達到千兆瓦級,是第一代核電機組的上百倍,是核能發電商用的絕對主力,全球現役核電機組中,絕大多數仍然來自第二代核反應堆。
但第二代核反應堆也存在一定安全缺陷,發生堆芯熔化事故和大量放射性物質釋放的概率相對偏高,前蘇聯切爾諾貝利核電站、日本福島核電站都采用第二代核反應堆(日本福島核電站因超設計基準的全廠斷電引發嚴重事故)。
由于美國三里島核電廠因為一些列的誤操作引發堆芯融毀事故,切爾諾貝利核電站因設計缺陷和違規操作引發嚴重事故的現實,使核電界從實踐和理論的角度開始認識到,二代核電反應堆發生堆芯熔化事故和大量放射性物質釋放的概率相對偏高,并汲取了第二代反應堆運行經驗和事故教訓發展出第三代反應堆。
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- 責任編輯:孫武
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