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核電專家稱中國核反應(yīng)堆有四道屏障保證安全(圖)

2011年06月03日 22:04:43  來源:光明日報(bào)
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核電是清潔環(huán)保能源,人們不必“談核色變”。

  一旦出現(xiàn)核事故,應(yīng)關(guān)注政府的信息發(fā)布,不可聽信謠言。圖片選自科學(xué)出版社出版的《核與輻射防護(hù)手冊》

  編者按

  日本福島核事故引發(fā)的話題依然受到公眾關(guān)注。今天,我們邀請了我國核電領(lǐng)域權(quán)威專家、中國工程院院士、中核集團(tuán)科技委副主任葉奇蓁,來回答讀者朋友關(guān)心的三個(gè)問題:一、有那么多預(yù)置的安全措施,為什么福島核電站最終仍然面臨“焦頭爛額”的局面?二、針對福島發(fā)生問題的環(huán)節(jié),我國核電設(shè)計(jì)時(shí)是否有相應(yīng)的對策?三、我國核反應(yīng)堆的安全靠什么來保證?

  問題一:

  福島為何“焦頭爛額”?

  記者:許多讀者有一個(gè)疑問,那就是既然有那么多預(yù)置的安全措施,面對突發(fā)事故,福島核電站為什么最終仍然面臨“焦頭爛額”的局面?

  葉奇蓁:核電站設(shè)計(jì)的時(shí)候,對環(huán)境安全還有三項(xiàng)基本要求,第一條,反應(yīng)堆一旦出現(xiàn)故障的時(shí)候,反應(yīng)堆要停下來。第二,反應(yīng)堆余熱要導(dǎo)出。核電站唯一跟鍋爐不一樣的地方,就是鍋爐停止燃燒就沒有能量了,最多紅顏色燙手而已,核電站卻繼續(xù)發(fā)出一些余熱,大概是原功率的6.6%左右,還要把這些能量導(dǎo)出來,繼續(xù)冷卻。第三,把放射性物質(zhì)包容在安全殼內(nèi)。如果遵守了這三條原則,即使發(fā)生任何事故,也不會對環(huán)境發(fā)生影響。福島做到了第一條,但后面兩條沒有做到,這就是它產(chǎn)生的問題。

  我們來回顧一下整個(gè)事故的過程。福島第一核電站有六臺機(jī)組。1號機(jī)組是按照0.18g(g指地面重力加速度)設(shè)計(jì)的(現(xiàn)在核電站設(shè)計(jì)是按地面加速度的力度來衡量的,跟常規(guī)的地震烈度不一樣,按地面加速度就可以比較嚴(yán)格地按照力學(xué)原理,來計(jì)算建筑物、設(shè)備、管路等能不能承受某個(gè)地震烈度),其余機(jī)組按0.45g或者0.46g設(shè)計(jì)。3月11日,日本強(qiáng)烈地震引發(fā)了海嘯。這次9級地震相當(dāng)于0.52g,超出了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

  地震發(fā)生后,福島第一核電站安全系統(tǒng)正常啟動。首先安全停堆,安注系統(tǒng)和應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)立即啟動,在廠外電源喪失的情況下,應(yīng)急柴油機(jī)也正常啟動。也就是說,海嘯之前,核電站的運(yùn)行是正常的。第一是停堆,第二冷卻系統(tǒng)啟動起來,把余熱導(dǎo)出去。

  但是,第一核電站海堤設(shè)計(jì)高程是5.7米,而這次地震引發(fā)的海嘯在福島核電站地區(qū)是14米,這就使應(yīng)急柴油機(jī)房進(jìn)水,一小時(shí)后停止運(yùn)行。此時(shí),儀控系統(tǒng)改由蓄電池供電,設(shè)計(jì)容量只能維持8小時(shí)。

  13小時(shí)以后,移動發(fā)電機(jī)到達(dá),但是因?yàn)榕潆娧b置在底層,被水淹了,無法接通,直到3月12日15時(shí)還無法接通,改接新電源線給水泵供電,但這個(gè)時(shí)間已經(jīng)晚了。超設(shè)計(jì)的海嘯高程導(dǎo)致全廠斷電,沒有外電源,也沒有內(nèi)部的應(yīng)急電源,全廠長時(shí)間斷電,導(dǎo)致堆芯冷卻手段長期不可用。第二條安全要求,也就是余熱導(dǎo)出,在一小時(shí)后就失去了。

  由于余熱導(dǎo)出冷卻失效,造成反應(yīng)堆溫度、壓力升高,冷卻劑不斷喪失,燃料露出來了,原來是水和蒸汽包容的。露出來的燃料溫度就很高了,平時(shí)水蒸汽的溫度大概200多度,沒有冷卻以后,就到了上千度以上。一千到兩千度的情況下,下面還有一部分水,水跟鋯起了化學(xué)作用,產(chǎn)生了氫氣。安全殼外面有個(gè)廠房,氫氣就跑到廠房頂部集中,當(dāng)濃度達(dá)到10%的時(shí)候(一般控制在4%以下),遇到空氣中的氧氣,就發(fā)生了氫爆。12日,1號機(jī)組氫爆,14日,3號機(jī)組氫爆,15日,2號機(jī)組氫爆,這樣把廠房就炸開了,使廠房裸露。

  有人說已經(jīng)停堆了,怎么還會出問題呢?因?yàn)閯偼6,把堆里的乏燃料卸到水池里,還有余熱,剛卸出來有百分之幾的余熱。地震1小時(shí)以后,水同樣沒有冷卻,這個(gè)水是敞開的,在一個(gè)大氣壓下,一百多度的水,就造成了蒸發(fā),水位就很快下降。幾天以后,每個(gè)堆還約有1萬千瓦的熱量。一萬千瓦的熱量如果沒有冷卻的話,一天可以燒開三百噸水,所以他們用直升機(jī)向燃料廠房灑水冷卻,但效果很小。

[責(zé)任編輯:吳怡]