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核电为何不能走进千家万户?

     美国动画片《辛普森一家》的男主人霍默,是核电站的安全员,他的傻在动漫世界是出了名的。如果大家在网上搜索一下就知道,《辛普森一家》是著名的预言故事,甚至成功预言了特朗普当选美国总统。而霍默作为核电站的安全员,则是对美国1979年三哩岛核电站事故的讽刺。

     1979年3月28日凌晨4时0分0秒,三哩岛核电站95万千瓦压水式二号反应堆一回路的给水主泵停转,汽轮机停机。然而由于辅助给水系统中在此前的例行检修中没有按规定打开,导致辅助给水系统没有动作。
     之后,二号机组的回路冷却水没有按照程序进入蒸汽发生器,热量在反应堆中心处持续聚集,堆芯压力上升,导致稳压器卸压阀于4时0分03秒开启,放出堆芯内的部分汽水混合物。当下反应堆于4时0分08秒自动停堆,当反应堆内压力下降至正常时,卸压阀又由于故障未能自动回座,使堆芯冷却剂以45m/s继续外流。压力降至正常值以下却由于发生机械故障,在堆心压力回复正常值后堆芯冷却水继续注入减压水槽,造成减压水槽水满外溢;4时2分2秒主系统压力继续下降至11.3MPa,“堆芯紧急冷却系统(RCIC)”的高压注水自动启动,向堆芯注入冷却水。但反应堆操作员未判明卸压阀没有回座,反而于4时3分13秒关闭了应急堆芯冷却系统,停止了向堆芯内注水。
     一回路冷却水大量排出造成堆芯上部失水,堆芯上部燃料棒的温度超过2760度,堆腔上部形成了蒸汽。反应堆操作员恢复高压安注系统和主泵运行后,260度的水遇到2760度堆芯,堆芯燃料棒像玻璃一样破裂,堆芯坍塌。堆芯90%的燃料棒包壳破损,47%的核燃料已经融毁并发生泄漏,系统发出了放射性物质外漏的警报,但由于警报响起时并未引起运行人员的注意,甚至现时的纪录报告都指出没有人注意到警报。直到当天晚上19时50分,二号堆实现强迫循环,但运行人员始终没有察觉堆芯的损坏和放射性物质的外漏。(本段文字汇总自网络)
     这是人类核电历史上的首次事故,本次事故之前,业内普遍认为核电是安全稳定可靠的能源形式,因此美国先后建成了近百台反应堆,发电量占到了其国内的两成。本次事故后,行业内开始反思核电。
     切尔诺贝利核电站是前苏联最大的核电站,共有4台机组。1986年4月,在按计划对第4机组进行停机检查时,由于电站人员多次违反操作规程,导致反应堆能量增加。26日凌晨,反应堆熔化燃烧,引起爆炸。这是人类历史上最严重的一起核事故,据说有近7000人在这场事故中失去生命,而近千万人口的生存和生活受到威胁。
     2011年3月,日本东京里氏9.0级地震导致福岛县两座核电站反应堆发生故障,其中第一核电站中一座反应堆震后发生异常导致核蒸汽泄漏。之后,日本政府决定将用于冷却的核废水倒入海中,引起周边国家不满。如果地震是日本福岛核电站事故的直接原因,那么深层次的原因则是福岛核电站是单层循环沸水堆,冷却水直接引入海水,安全性低,尤其不适合日本这种地震多发的国家。而将核废水倒入海中,则是灭绝人性的畜牲行径。
     以上是人类历史上核电三大事故,其影响之深重、危害之深远,发人深省。如果我们有一万个理由需要使用核电站的话,那么安全问题则可以将所有理由一票否决。
     从理论上讲,核电是安全、清洁、可持续的能源形式,是人类理想的能量源泉。但是,通过分析上述三个事故可见,三个事故虽然有偶然因素,但是都有人的不安全行为参与其中。如果我们现在理想的角度去看,核电的确非常可靠,但是一旦有人参与其中,其不可靠性就会增加。
     就我们国家而言,目前缺的不是电力,而是电力的有效使用方式。虽然近二十年我们也投产了部分核电站,也拥有了国产自主可控的核电控制系统,但是核电对我们国家电力的贡献并不明显,以前、现在都是,将来也很难有大的发展。
     这主要是由我们国家的发展现状决定的,我们是工业大国、制造业大国,当然也是耗能大国。有了这样的国家属性,我们就不得不寻找更充足、安全、可控的能源形式。核电充足,但是不安全也不可控。
     这里需要明确的是,中国并不缺电,中国电力的根本问题在于分布的不均衡。东部耗电多,但是电厂不足,西部电厂多,但是无法满负荷使用。因此,国家才会大力发展特高压技术,将西部的电力送到东部,缓解东部电力缺口问题。
     其次,即便是同一天内同一地区用电也是不断变化的。比如早上很多工厂开工,用电量增加,中午休息期间,用电量又减小,而下午重新开工,晚上停工。这样,电的需求量是不断变化的。由于电不能大规模储存,因此需要发电端不断调整负荷,专业名词叫“调峰”。
     而目前能做到调峰的机组主要是煤电,其次是水电,生物质能发电倒是可以,但是体量不够。而核电,只存在理论上的调峰可能。由于核电最安全的运行方式就是额定负荷运行,尽量不出现大的负荷调整,因此全世界大部分国家的核电都是满负荷运行。只有在个别情况下,才会让核电解列或者降负荷,以应对用电峰谷的压力。
    这方面法国是个例外,法国70%的电力是核电,因此不得不靠启停机组进行调峰。福岛核事故让法国一度陷入恐慌,政府曾担心选民一怒之下去扒核电的墙角。
    其实,我们所说的核电站是核裂变技术,目前证明存在安全隐患。而另一种核电形式,核聚变技术,也就是我们所说的人造太阳,则完全安全无风险。刘慈欣在《三体》中描述了一种可控核聚变技术,目前我们已经试验成功,有朝一日一旦普及使用,那我们将拥有取之不尽的电力。
    对于当前核电的选择,只要尽量减少人的失误,其实安全性还是值得信赖的。目前我们是近几年核电发展最快的国家,我们在不断丰富和优化我们的能源形式过程中,只要紧绷安全神经,未来一定可期!
     2021年10月8日 张家口
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