核电正式商用以来,一共发生了三次大型事故。
离我们最近的就是日本福岛核事故,以及前苏联时期的切尔诺贝利核事故,还有美国三里岛核事故。
这些事故,为想要发展核电的其他国家,带来很大的影响。
美国三里岛核事故
上世纪70年代,受能源危机影响,美国大力推进核电商业化,从十万千瓦的实验性核电站,一跃上升到了百万千万瓦的超级核电站。
三里岛核电站属于压水堆核电站,发电原理就是用核燃料的链式反应,放出的热量烧水,再用水蒸气推动汽轮机,带动发电机发电。
宾夕法尼亚州的三里岛核电站于1974年开建。那时美国已经有43座核电站正在运行,另有104座核电站在建或者准备建设。
1979年3月28日凌晨四点,检修的工人往管道通入压缩气体,用来解决过滤器堵塞的问题。这是很常见的维修方法,从来没出过什么事。
但这一次,有一点水被吹到了通风系统中,而这些水引起了巨大的连锁反应。传感器在检测到通风系统中有水出现后,电脑直接关闭了核电站工作中的水泵,导致反应堆的热量无法导出。
这突如其来的变化让操作员慌了手脚,因为在操作手册中,根本就找不到对应的说明,他们只能按照轻重缓急,优先处理最要紧的警报。
冷却失效后,反应堆的温度不断地上升。无处释放的热量让反应堆冷却剂系统的压力开始积聚,爆炸一触即发。
控制室里的操作人员没法了解反应堆的真实情况,现场的工作人员赶紧给控制室里的高级工程师打电话,同时反应堆的设计人员们也在打电话,但他们拨打的电话却一直占线。
事发几小时之后,已经传感器检测到核电站外的空气中含有放射性物质,一旦反应堆发生爆炸,里面的燃料棒失去控制,灾难将在所难免。
15个小时后,控制室的电话终于打通,在工程人员的组织下,终于开展应急措施,水泵重新开启,反应堆内的温度和压力终于稳定了下来。
在这次事故中,部分燃料棒破裂,放射性物质大量外露,最后这次核事故被定义为5级核事故。美国耗资数十亿美元清理残局,用时更是长达15年。
时任美国总统吉米·卡特,带着夫人在事故发生后,亲自到三里岛核电站视察。即便如此,还是让当时的美国民众万分惶恐,纷纷走上街头抗议核电站的修建。
迫于压力,总统宣布美国不再修建核电站,直到2010年,奥巴马政府才重启了核电项目,美国核电项目因此停顿长达31年。
三里岛核事故虽然很严重,但好在没有人员伤亡,只有三名工作人员受到稍微超标的辐射。
这得益于反应堆外层的“安全壳”。就是在反应堆最外层的圆柱型水泥结构,它是反应堆的最后一道防线,在发生事故时,可以把放射性物质最大程度地约束在里面。
“安全壳”的重要性在这次事故得以凸显,人们此后在建设核电站时,“安全壳”成为必不可少的保护措施。
前苏联切尔诺贝利核事故
1986年4月26日凌晨一点,前苏联的普里皮亚季小镇,数万名居民在睡梦中被一声巨响惊醒。切尔诺贝利核电站,这座曾被认为是最安全、最可靠的核电站,爆炸了。
为了解决乌克兰地区的用电负荷,这座核电站从1972年开始建设,历经11年建成,拥有四个核反应堆,负责提供乌克兰10%的电力,同时它也是前苏联最大的一座核电站。
事故发生后,据不完全统计,前后共有9.3万人死亡,经济损失更是高达2千亿美元。
那么这次事故是如何发生的呢?事故发生前,因为基辅当地电力紧张,基辅电力局要求核电站先不要进行实验。
工作人员虽然接到指令,但没有执行,依旧调低了核电站功率,导致反应堆中的氙135开始富集。
氙135属于核裂变的副产物,会吸收中子,降低反应速率。夜班的工作人员大多是新手,开始实验时,过快地降低了反应堆功率,导致反应堆功率急剧下降,已经到了要停堆的状态。
为了继续实验,让反应堆功率提高,操作人员把吸收中子的控制棒从反应堆中拔出,只留下6根控制棒。但是安全章程要求,控制棒数量不能低于30根。
反应堆功率开始回升,但是回升的速度有点太快了。
这时操作人员按下紧急停止按钮“AZ-5”,试图把所有的控制棒插回反应堆,但这一过程需要18-20秒,控制棒底端的石墨反而加快了反应速率。
反应堆产生高温使管道变形,控制棒在插入到1/3处就被卡住了,无法停止反应堆。在凌晨01:23,反应堆功率飙升到正常功率的10倍,达到33000兆瓦。
反应堆随后发生爆炸,一千多吨的混凝土屋顶被掀飞,高温的石墨在接触空气后燃起大火,放射性尘埃随风飘散到欧洲各地。
事故发生后,消防队冲到了火灾一线,他们还认为这只是一次普通的火灾,完全不知道他们已经暴露在了极为恐怖的核辐射之中。
用来测定和辐射剂量的单位叫做伦琴。人暴露在500伦琴的核辐射下一个小时,就会导致死亡。而事故的现场辐射达到了2万伦琴。
消防员在2万伦琴的超高强度辐射下进行了长时间的灭火,虽然后续被其他消防人员替换,但他们的生命已经开始了倒计时。
超高剂量的辐射破坏了细胞中的DNA,阻止细胞增殖。消防员开始脱发,皮肤成片剥落,牙齿也随之脱落,并且伴随着严重的内出血,在极度痛苦中离世。
医生拒绝消防员的妻子看护,因为躺在病床上的,是一具受到强烈辐射的身体,靠近会让消防员的妻子同样受到辐射危及生命。
消防员脱下的消防服,因为受到了巨量辐射,时至今日依然不能直接靠近。为了清理屋顶的石墨块,把计划用来计划探索火星机器人拉到屋顶,但机器人因为辐射量太大,无法工作。
前苏联只能组织敢死队,每人只能在屋顶待40秒,轮流清理屋顶。这40秒所受到的辐射剂量,就是人一生中的安全剂量。
他们虽然看不到,但只要站上屋顶,眼睛立刻就会刺痛,嘴里都是金属的味道。这些清理者们没几年也都相继离世。他们在去世后被装进铅制棺材,封在混凝土中,阻挡辐射外泄。
事故发生后,前苏联还想隐瞒事故的发生,但飘到欧洲的放射性尘埃让计划破灭。
前苏联共计投入60多万人抢险救灾。辐射导致身患癌症的救灾人员高达27万人,因此死亡的约有9.3万人。
最后,经过抢修,一座混凝土棺材盖在四号机组上方,据说可以撑一百年。这里什么时候可以重新恢复,只有时间能告诉我们答案。
日本福岛核事故
2021年4月13日,日本政府不顾其他国家反对,决定将福岛核电站泄漏事故后产生的核污水排放入海。
这次核事故,看似天灾,实为人祸。2011年3月11日,日本福岛县附近发生九级大地震。海啸随之而来,深入内陆达10公里,造成约2万人死亡。
地震发生后,核电站自动停堆,随后到来的海啸,破坏了核电站的电力设施,核电厂内所有应急发电机损坏。
东电公司向政府表示,核电厂内一切正常,只是暂时停电,希望政府帮忙恢复电力。
由于没有足够的冷却水供给,反应堆内燃料棒产生的余热,让堆芯内的冷却水温度不断上升,最终沸腾,高温高压的蒸汽裹挟着放射性元素开始泄漏。
失去冷却的燃料棒温度升高,把自己熔化,接着熔化了外层的锆合金。锆合金又与高温水蒸汽反应产生大量的氢气,在厂房顶部聚集。
有工程师建议,用海水作为冷却水来冷却反应堆。但是没人同意,因为这意味着数十亿美元的核电机组彻底报废。
经过一系列令人窒息的操作后,福岛核电站的1,3,4号反应堆机组相继发生爆炸,厂房上的混凝土全部炸飞。
为了冷却反应堆,只能不断灌入海水,但是海水进去后就成了核污水,虽然周边国家不断抗议,但日本政府还是决定把污水排入海中。
国际原子能机构给这场事故定为7级,即最高等级。因为根据现有证据,日本福岛核事故的严重性,不会低于切尔诺贝利核事故,因此,福岛核事故是7级无疑。
最开始有机会补救,没人去,错过了最好时机。切尔诺贝利核事故发生后,前苏联的人们不顾一切地封堵反应堆。
日本却只是召开各种新闻发布会,不停地鞠躬道歉。据推测,三十年后,核辐射将会扩散到整个太平洋。
发生事故的机组都属于第二代反应堆技术,因为各种缺陷导致灾难发生,现在的我国核电站大都是第三代技术,安全性可以得到保障。