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3月11日,日本发生9.0级特大地震灾害,并引发了超过10米高的海啸。日本福岛第一核电站在这场特大灾难中出现严重事故,堆芯部分熔化,放射性物质大量溢出。这场事故已经成为一场核危机,给当地人们生活以及生态系统带来了严重损害,并将对未来世界各国的核能利用产生潜在影响。
日本核危机的演变过程
日本福岛核电站包括第一核电站与第二核电站。其中,第一核电站装机470万千瓦,包括6台在运机组;第二核电站装机装机440万千瓦,包括4台在运机组。两电站均为东京电力公司所拥有与运行。其中,第一核电站1号机组运行已超过40年,接近退役。事故也最先从这一老旧的1号机组开始蔓延发展,从3月11日到目前,大体经历了迅速恶化、平台式发展、逐渐消退的过程。
事故危机发端与发展:地震破坏了厂内供电,而海啸又破坏了备用柴油机,使得冷却系统失效。反应堆的温度不能及时降低导致了后来的放射性溢出、爆炸与堆芯的部分损坏。福岛1号核电站1号机组最先出现余热导出不足,造成皓水反应,引发氢气爆炸的事故,为了降低反应堆压力容器内的压力,对压力的释放也造成了放射性物质的外泄。
事故迅速恶化:3月14日上午11时左右,3号机组发生类似1号机组的氢气爆炸。紧接着2号机组也出现了余热无法及时排除,造成反应堆燃料棒部分裸露加速升温的过程,燃料棒据称已熔化,3月15日早上也发生爆炸,反应堆附近的辐射量已出现上升,反应堆压力容器据称已经有破损,泄漏放射性物质增加。而3月15日,本属于停堆检修状态的4号机组也在中午时分发生氢气爆炸,而到晚间5-6号机也出现温度升高的现象。由于停机检修的4-6号机组都含有高放射性的乏燃料,这一情况使得事故迅速恶化,3月16、17日成为辐射强度最大、情况最为危机的2天。
事故平台式发展:在1-4号先后爆炸,而5-6号机也出现温度升高的情况下,东京电力公司基本放弃了保全核电厂的想法,开始通过采取高压水枪注水和直升机浇水的方式对福岛第一核电站3、4号机组(该两机组周边辐射强度较高,燃料棒受损程度可能较大)进行冷却,使得周边辐射强度有所下降。并先后在18日-20日间恢复了对福岛第一核电站机组的外部电力供应,通过注水给反应堆降温。
事故逐渐消退:到21日,反应堆温度回归正常,外部电源供电恢复,冷却系统开始正常工作。堆芯熔化以及乏燃料堆温升的风险基本排除,这一事件逐渐进入消退期。
从技术来看,福岛第一核电站的事故关键原因在于“一系列设备的失灵”,以及东电对反应堆维修后继续使用仍抱有期望,最初的处理方式偏于保守与缓慢,从而失去了在事故初期迅速降温从而将事故缩小的机会,在备用电源运来后“通过回路注入冷却剂水”的处置方式也不够妥当。事故造成了大量放射性物质的泄漏,影响已不局限于日本国内。
而比较而言,第二核电站之所以较为平静的关键区别在于:地震而来的海啸破坏了第二电站1、2、4号机组的冷却水泵系统与备用冷却系统,但是备用冷却系统得以迅速的修复从而发挥作用,使得反应堆温度在上升到100度之后开始下降,从而最终稳定下来。
对世界核能利用的潜在影响
各国核电建设与规划发生变化
核电站事故后,日本已经暂停在建核电站——山口核电站的工程施工。此前,美国的电力企业已经向美国核安全委员会提交了18份建设28个核电站的申请。这一申请目前还无一获得许可,并且基本上暂停了程序。根据世界核能协会的统计,目前全世界有大约65个核电站在建,由于日本核电事故的巨大影响,这些机组可能都存在“暂停检测、提高标准、压力测试”的问题。规划项目也存在进一步调整,甚至取消的可能性。
核电危机与各国能源政策发展
从本世纪初开始,在越来越严重的能源安全危机与环境减排压力下,各国对核电的态度逐渐转为积极,广大的发展中国家,特别是中国与印度,都制定了积极的核电发展计划,而美国与俄罗斯两个发生过核电事故的国家也将核电提上了政策议程,欧洲的意大利、英国对于核电的态度也大为松动,德国也在2010年通过了延长到期核电站运行期的决定。这一切都意味着核电的复兴。但是这一切因为日本福岛核电事故的发生似乎要突然停止了。各国对核电方面的政策变化目前已经开始转向。
从核电站安全标准与电厂监测方面,所有国家都表示要加强这方面的工作,特别是运行与在建项目的全面审查。从新建项目的规划与审批来看,目前这一工作在世界各地已经全面“暂时性”的中止了。这一中止是否成为长期选择,仍旧是个未知数。从对于核电的地位与角色的认识上,政策层面也逐渐开展分化。欧洲的“反核”声音渐渐得到政府层面的确认与响应,欧盟能源事务执委表示,要实现一个“无核”的能源未来,德国的态度最为激进。
在日本核危机发生之前,转型国家俄罗斯以及非洲和中东地区的许多国家现在也都希望发展民用核电,以满足日益增长的经济对电力的需求。而作为主要发展中国家的中国、印度,一方面经济发展需要能源消费继续保持增长,一方面则面临着温室气体减排的国际压力,发展核电已成为必然选择,并预计将成为未来核电装机快速发展的国家。日核危机之后,这些国家核电态度的转型更加困难,在激励与限制政策方面,更加需要综合权衡,取得平衡。从目前的表态来看,俄罗斯总理普京表示将继续坚持既有的核电发展策略,而印度有重新评估的可能性,而我国也提出了“调整完善核电发展中长期规划”的方向性意见。至于何为“调整”、“完善”仍有待于政策的进一步清晰。
从本质上讲,一个能源系统的发展,要充分考虑安全、经济、绿色等多种标准,因此需要构建一个多元、高效、低碳的能源体系。这些标准与特征之间存在着一定的“得失平衡”,因此不能偏废,需要兼顾。核电的有效发展,将有效地促进低碳、高效能源体系的建立,但是日本福岛核电站“低概率、高风险”的事故发生可能改变这些标准的权重,核电的复兴之路可能因此受挫。
核电危机与气候变化问题
这里,不得不提及最近几年兴起的全球性问题——气候变化。为了减缓气候变化,一般的观点认为,核电是短中期内(20年内)唯一可堪大任的近零排放的大容量基荷电源与能源,无论是在排放已经基本稳定的欧美日国家还是能源需求依然要温和增长的中印发展中国家。而这20年对于气候升温的长期轨迹是至关重要的。问题在于,日本核电危机后,气候变化的政治会不会在未来让位于核电的政治。核电前景的再次不明朗对气候变化问题可能产生巨大影响,而相应可再生能源的地位可能进一步提升,从发展的时间窗来看更加急迫。(作者单位为国网能源研究院)
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