眼看日本又地震瞭,關於日本興建核電的安全性,又重新被國際提上瞭討論。
出於擔憂,許多人都認為日本在這個地震多發的地帶不該修建核電站,這才是對全世界負責的行為;相對觀點的人則認為,這對缺乏自然資源的日本來說過於不公平。
那麼,核電站可能絕對安全,不懼怕地震嗎?
正巧,2023年12月6日,我國山東省威海市建成瞭全世界第一座第四代核能電站,並成功投入生產運營。這便是號稱“絕對安全”的榮成石島灣核電站,全站共有三十六項指標位居世界第一,標志著中國核電站事業在國際社會上取得遙遙領先的地位。
第四代“絕對安全”的核電站落成,對於現代社會來說到底有著怎樣的重大意義?為什麼是中國山東,才能夠成為實現這一意義的載體?
顛覆認知的核能資源
公元二十世紀初,時值資本主義世界第二次工業革命尾聲,英美德日等國傢依然在苦心鉆研尋找更大規模、更高效率的新能源。1911年,一位名叫盧瑟福的英國科學傢首先提出瞭原子核的能量理論,他認為組成一切物質的原子,其內核也同樣蘊含巨大能量。
以此為基礎,大名鼎鼎的美國科學傢愛因斯坦將這一理論繼續深化,無形之中,一隻屬於人類文明的“潘多拉魔盒”就這樣打開瞭。
在一代代科學傢的努力下,終於在1938年完成瞭第一次核裂變實驗,準確把握住瞭對核能的制取和使用。
但是,核能真的能夠像煤炭石油那樣供人無限制使用嗎?
就在人類首次完成核裂變實驗的同一年,英法德意歐洲四大國的元首齊聚慕尼黑,通過會議決定將捷克斯洛伐克境內的蘇臺德地區割讓給希特勒治下的納粹德國。在一次又一次的“綏靖政策”下,納粹和法西斯勢力得寸進尺,最終導致第二次世界大戰的全面爆發。
因此,為特殊的時局考慮,核能最初的研發目的也毫無疑問地偏向軍事戰爭領域。如果讓法西斯陣營率先研制出核能武器,那麼對於全世界來說將是毀滅性的打擊。
好在,以奧本海默為首的美國專傢團隊先人一步,擁有驚人威力的原子彈問世。1945年,原子彈的成功使用果然加速瞭第二次世界大戰的結束。但與此同時,日本廣島上空的蘑菇雲也讓很多人對核能源感到深深的恐懼。
二戰之後,恢復經濟生產的世界沒有放棄對核能的使用。1954年,美國建立起歷史上的第一座核電站,標志著核能商用時代的到來。
從理論上來說,核能是一種不產生污染危害的清潔能源,通過廠區中心核反應堆的不斷運作提供源源不斷的電能。一種頃刻間就能將一座城市夷為平地的超級力量,同樣也能應用到一座城市的生產建設中來。
從切爾諾貝利到福島
雖然和平年代依然存在大國之間的核武器競爭,雖然有些國傢動不動就拿核武器當作威脅,但是從實際情況來看,核武器在實際戰爭中也確實隻被使用過一次。
然而即便如此,為瞭經濟發展而建設的核電站,同樣存在足以毀天滅地的安全隱患。
1986年四月,前蘇聯烏克蘭境內的切爾諾貝利核電站發生瞭迄今為止最可怕的一次核泄漏事件。由於核電站內四號反應堆失火,導致急速膨脹的反應物發生爆炸,反應堆頂蓋被巨大的沖擊力頂開。頃刻間,無數放射性物質噴射到核電站的天空中,並隨著空氣流動逐漸彌漫開來。
事件發生後,西歐很多國傢都在自己國內檢測到瞭空氣中的放射性物質。距離切爾諾貝利核電站最近的普裡皮亞季全城搬遷廢棄,方圓三十公裡的土地不再適宜任何生物生存,泄漏的核心地區甚至需要上萬年的時間恢復,接近二十萬人終生遭受核輻射後遺癥的折磨。
如果說切爾諾貝利這樣的事故更大程度上歸咎於人為的失誤和處置不當,那麼二十五年後的福島核泄漏就是天災的典型案例。
2011年三月,日本仙臺市以東方向海域發生九級強震,地震伴著隨之而來海嘯席卷整個日本東北部,就連萬裡之外的夏威夷群島都未能幸免。
而好巧不巧的是,就在地震發生時,位於日本東北海岸邊的福島縣核電站中,有三座正在正常運行的反應堆。
地震一開始,有防震經驗的核電站管理層立刻下令停止所有機器運轉,並盡快關閉反應堆內的核裂變活動。然而僅僅四十多分鐘後,地震引發海嘯浪潮就沖到瞭福島第一核電站,不僅很多正在運行的設備根本來不及關閉,即便是已經關閉的另外三座反應堆,其防海嘯圍墻也僅有五米,而當天福島海嘯的高度是超乎預計的十四米。
差不多二十四個小時後,被海水沖刷浸泡一整天的反應堆終於撐不住瞭。在多重壓力下,三座反應堆先後發生爆炸,全部報廢。
山東石島灣核電站
目前,隻有切爾諾貝利和福島兩次核泄漏事故被定義為國際上最高的七級核事故。但是這就像飛機失事一樣,不管看起來它發生的概率有多麼低,一旦發生對於這架飛機和飛機上的人來說基本上就是百分之百的毀滅。
而且同理,我們不能用徹底取消核電站的方式來解決這一問題,就像我們不能和因為飛機可能的失事問題就否定這一效率極高、作用巨大的交通工具。
就拿石島灣核電站所在的山東省來說,作為我國的人口第二大省、經濟第三強省,整個山東平均每年的用電量都接近七千億千瓦時。
這個數字是什麼概念?
正如前文所說,作為一種清潔能源,核能不僅本身不產生污染氣體,也不需要消耗自然資源。而除瞭核能之外,風力和水力發電雖然也能起到環境保護的作用,但是效率大不如前者。如果采用最傳統的火電制取方式,七千億千瓦時需要消耗的樹木資源面積頂得上是434個西湖。也就是說,正是因為石島灣以及各種清潔發電方式的存在,每年可以起到這麼大的資源節省作用。
所以,放棄核電站是萬萬不能的。那麼,在眾多核電站中,我國山東的石島灣核電站又是如何脫穎而出,成為最安全的那一座呢?
這其中最困難也是最核心的技術攻關,就是核反應堆的冷卻代替。
在傳統的核電站中,作為主要功率輸出的核反應堆每時每刻都在進行核裂變活動。核裂變能夠產生多麼高的溫度呢?具體數據就不必說瞭,我們隻說它的具體概念。
前文講到的那顆二戰末期投在日本廣島的原子彈,爆炸的那一刻,離它最近的人和一切生命直接汽化。不是燒死炸死,也不是輻射致死,而是生命體身上的所有水分在一瞬間蒸發,隻留下最基本的碳基物質。
這就是核裂變的可怕力量,有這麼一股力量天天踴躍活動,想要保證周圍環境的安全,冷卻是絕不可忽視的步驟。
一般來說,冷卻劑最先想到的材料就是水。在最初的幾代核電站建設中,也確實是使用水來為核反應堆降溫。
然而,水卻也是核電站裡最不穩定的隱患之一。切爾諾貝利和福島的核泄漏都與作為冷卻劑的水有著很大關系,就是因為水流的特殊存在,大量放射性物質隨著它們滲入地下或者蒸騰到空中。正所謂“水無常形”,一旦反應堆中的物質混入水中,那麼它們的去留就不是核電站的工作人員能夠左右的瞭。
因此,第四代反應堆最核心的突破,就是將常規的冷卻劑水換成瞭某種更穩定的中子材料。
這樣一來,全新的冷卻物質就包裹住瞭裡面的反應堆。從理論上講,無論反應堆的溫度再高、壓力再大,甚至發生爆發,外面的這層牢牢鎖住的中子鏈都不會放走一顆放射性物質。
這就是石島灣核電站,也就是第四代核電站的技術核心——高溫氣冷堆。有瞭冷卻劑的創新提高,核電站的使用安全毫無疑問又上瞭一層更高的臺階。
然而,就像文章開頭提到的那樣,人類涉入核能源領域就像打開瞭一隻充滿未知的“潘多拉魔盒”。隻有先把握好技術,才能恰當地使用;而如果理論實踐都沒有把握好,換來的隻可能是切爾諾貝利和福島的教訓。