美國動畫片《辛普森一家》的男主人霍默,是核電站的安全員,他的傻在動漫世界是出了名的。如果大家在網上搜索一下就知道,《辛普森一家》是著名的預言故事,甚至成功預言了特朗普當選美國總統。而霍默作為核電站的安全員,則是對美國1979年三哩島核電站事故的諷刺。
1979年3月28日凌晨4時0分0秒,三哩島核電站95萬千瓦壓水式二號反應堆一回路的給水主泵停轉,汽輪機停機。然而由於輔助給水系統中隔離閥在此前的例行檢修中沒有按規定開啟,導致輔助給水系統沒有動作。
之後,二號機組的迴路冷卻水沒有按照程式進入蒸汽發生器,熱量在反應堆中心處持續聚集,堆芯壓力上升,導致穩壓器卸壓閥於4時0分03秒開啟,放出堆芯內的部分汽水混合物。當下反應堆於4時0分08秒自動停堆,當反應堆內壓力下降至正常時,卸壓閥又由於故障未能自動回座,使堆芯冷卻劑以45m/s繼續外流。壓力降至正常值以下卻由於發生機械故障,在堆心壓力回覆正常值後堆芯冷卻水繼續注入減壓水槽,造成減壓水槽水滿外溢;4時2分2秒主系統壓力繼續下降至11.3MPa,“堆芯緊急冷卻系統(RCIC)”的高壓注水自動啟動,向堆芯注入冷卻水。但反應堆操作員未判明卸壓閥沒有回座,反而於4時3分13秒關閉了應急堆芯冷卻系統,停止了向堆芯內注水。
一回路冷卻水大量排出造成堆芯上部失水,堆芯上部燃料棒的溫度超過2760度,堆腔上部形成了蒸汽。反應堆操作員恢復高壓安注系統和主泵執行後,260度的水遇到2760度堆芯,堆芯燃料棒像玻璃一樣破裂,堆芯坍塌。堆芯90%的燃料棒包殼破損,47%的核燃料已經融毀併發生洩漏,系統發出了放射性物質外漏的警報,但由於警報響起時並未引起執行人員的注意,甚至現時的紀錄報告都指出沒有人注意到警報。直到當天晚上19時50分,二號堆實現強迫迴圈,但執行人員始終沒有察覺堆芯的損壞和放射性物質的外漏。(本段文字彙總自網路)
這是人類核電歷史上的首次事故,本次事故之前,業內普遍認為核電是安全穩定可靠的能源形式,因此美國先後建成了近百臺反應堆,發電量佔到了其國內的兩成。本次事故後,行業內開始反思核電。
切爾諾貝利核電站是前蘇聯最大的核電站,共有4臺機組。1986年4月,在按計劃對第4機組進行停機檢查時,由於電站人員多次違反操作規程,導致反應堆能量增加。26日凌晨,反應堆熔化燃燒,引起爆炸。這是人類歷史上最嚴重的一起核事故,據說有近7000人在這場事故中失去生命,而近千萬人口的生存和生活受到威脅。
2011年3月,日本東京里氏9.0級地震導致福島縣兩座核電站反應堆發生故障,其中第一核電站中一座反應堆震後發生異常導致核蒸汽洩漏。之後,日本政府決定將用於冷卻的核廢水倒入海中,引起周邊國家不滿。如果地震是日本福島核電站事故的直接原因,那麼深層次的原因則是福島核電站是單層迴圈沸水堆,冷卻水直接引入海水,安全性低,尤其不適合日本這種地震多發的國家。而將核廢水倒入海中,則是滅絕人性的畜牲行徑。
以上是人類歷史上核電三大事故,其影響之深重、危害之深遠,發人深省。如果我們有一萬個理由需要使用核電站的話,那麼安全問題則可以將所有理由一票否決。
從理論上講,核電是安全、清潔、可持續的能源形式,是人類理想的能量源泉。但是,透過分析上述三個事故可見,三個事故雖然有偶然因素,但是都有人的不安全行為參與其中。如果我們現在理想的角度去看,核電的確非常可靠,但是一旦有人參與其中,其不可靠性就會增加。
就我們國家而言,目前缺的不是電力,而是電力的有效使用方式。雖然近二十年我們也投產了部分核電站,也擁有了國產自主可控的核電控制系統,但是核電對我們國家電力的貢獻並不明顯,以前、現在都是,將來也很難有大的發展。
這主要是由我們國家的發展現狀決定的,我們是工業大國、製造業大國,當然也是耗能大國。有了這樣的國家屬性,我們就不得不尋找更充足、安全、可控的能源形式。核電充足,但是不安全也不可控。
這裡需要明確的是,中國並不缺電,中國電力的根本問題在於分佈的不均衡。東部耗電多,但是電廠不足,西部電廠多,但是無法滿負荷使用。因此,國家才會大力發展特高壓技術,將西部的電力送到東部,緩解東部電力缺口問題。
其次,即便是同一天內同一地區用電也是不斷變化的。比如早上很多工廠開工,用電量增加,中午休息期間,用電量又減小,而下午重新開工,晚上停工。這樣,電的需求量是不斷變化的。由於電不能大規模儲存,因此需要發電端不斷調整負荷,專業名詞叫“調峰”。
而目前能做到調峰的機組主要是煤電,其次是水電,生物質能發電倒是可以,但是體量不夠。而核電,只存在理論上的調峰可能。由於核電最安全的執行方式就是額定負荷執行,儘量不出現大的負荷調整,因此全世界大部分國家的核電都是滿負荷執行。只有在個別情況下,才會讓核電解列或者降負荷,以應對用電峰谷的壓力。
這方面法國是個例外,法國70%的電力是核電,因此不得不靠啟停機組進行調峰。福島核事故讓法國一度陷入恐慌,政府曾擔心選民一怒之下去扒核電的牆角。
其實,我們所說的核電站是核裂變技術,目前證明存在安全隱患。而另一種核電形式,核聚變技術,也就是我們所說的人造太陽,則完全安全無風險。劉慈欣在《三體》中描述了一種可控核聚變技術,目前我們已經試驗成功,有朝一日一旦普及使用,那我們將擁有取之不盡的電力。
對於當前核電的選擇,只要儘量減少人的失誤,其實安全性還是值得信賴的。目前我們是近幾年核電發展最快的國家,我們在不斷豐富和最佳化我們的能源形式過程中,只要緊繃安全神經,未來一定可期!
2021年10月8日 張家口