沈丁立：放棄核能，還是改進技術？——日本核安全危機反思

文 沈丁立

日本正在遭受複合性的深刻危機。一方面，由於地震、海嘯和核反應堆的三重危機混合交疊，日本正面臨幾百年甚至上千年一遇的嚴重挑戰。里氏震級為9級的強震發生在海底，傳到日本東部沿海地面時已衰減到7級左右，它所造成的人員與財產損失在日本這次迄今所蒙受的全部損失中還相當有限。但是，在地震發生後最快10分鐘就到達海岸的海嘯，使震區人民難有充分時間出逃，從而導致民眾大規模罹難。雖然地震和海嘯並未摧毀這一地區的福島第一核電站，但電站的所有機組均因地震停止正常運行，在海嘯衝擊造成核反應堆冷卻失去功效後，隨之引起的核輻射危險對當地民眾以及周圍亞太地區帶來了持續威脅。

另一方面，儘管日本人民在空前災害面前表現出高度的鎮定與互助，日本核管理部門對這一複合危機的應對卻反映出缺乏危機預判與決斷。人類對自然災害難於預報可以理解，但在地震和海嘯發生後的緊急應對上，日本核管理部門與日本政府的反應滯後，一再錯失預防和及時干預福島核危機的短瞬機遇，從而釀成難以收拾的被動局面。需要指出，長期以來在世界上享有很高認可的日本產業界的質量管控聲譽，在這次核安全危機面前，已備受質疑。

核電：極具爭議的能源

核能的受控使用是一項高危事業。只要發展裂變核電，就時刻要防止任何形式的核物質和放射性物質的外泄。

根據核能的本性，這是一種極具爭議的能源。

人類目前所使用的核能，利用的是可裂變物質的核裂變釋放出的能量。這種核反應過程所產生裂變物質所攜帶的動能，在宏觀上體現為熱能，這是原子能的主體形式。這種熱能不加控制地釋放，就可能導致核爆炸，可以被有意設計成原子武器的軍事使用。但若將上述熱能及時導出，則既能避免反應堆內部熱量過分積聚產生爆炸，又可能將此熱能轉化為其他能量形式譬如機械能與電能，從而變得對人類有用，並且易於管理。

但是，伴隨着核裂變過程，一定有裂變物質的產生。這些裂變副產品，經常是具有短時間內高放射性以及長時間內中低度放射性的物質，對人類和環境生態具有極大的危害。在核發電過程中，人類既需要獲取核物質在裂變中發生的熱量，又必須將所有核物質包括放射性裂變物與外界徹底隔離，將其限制在反應堆之內。即使是用於取熱並對反應堆堆芯降温的冷卻劑，無論它們是輕水、重水、氣體還是石墨，也都必須被管道嚴格封閉於反應堆系統內，因為它們在冷卻堆芯核材料時都已受到放射性污染。

因此，核能的受控使用是一項高危事業。只要發展裂變核電，就時刻要防止反應堆堆芯温度和壓力過高，以防任何形式的核物質和放射性物質的外泄。美國1979年三里島核電站和蘇聯1986年切爾諾貝利核電站發生的事故，都是由於核反應堆堆芯冷卻功能發生故障，從而使反應堆內鈾燃料棒部分或全部熔化。這種情況下，反應堆內熱量和壓力將迅速升高，一旦發生爆炸，堆內積聚的大量強輻射物將可能被拋向周圍空間。切爾諾貝利事件就是迄今人類面臨過的最嚴重的核危機，而三里島事件中反應堆中的核燃料棒也出現了熔化，部分放射性物質突破了反應堆的限制進入周圍環境。這些事故都在不同程度上危害了核反應堆周圍人類的生存。

日本核危機：天災加人禍

福島核電站設計號稱為世界最安全，但日本低估了自然界的力量，其所有的安全設計在這次複合性災難前全部失效。

作為島國，日本陸地國土侷促，資源有限，然而日本人口總量較大，密度更超中國一倍。日本是工業大國，儘管其能源使用效率在世界領先，但其民生和製造業能源消費需求仍十分龐大。由於本國能源自給不足，日本只能從海外進口能源以補所缺。同時，日本在本土必須發展非碳能源，核能因此為日本難以捨棄。根據世界能源協會與國際原子能機構的統計，至2009年5月，日本運行的核反應堆有53座，裝機發電能力為46235兆瓦，佔日本全部能源消耗的35%。此外，日本有2座核反應堆在建，裝機發電能力為2285兆瓦；還有13座核反應堆計劃待建，裝機容量為17915兆瓦。日本核能發展總體規模，在世界上僅次於美國和法國；其核能佔其全部能源使用比例之高，在全球上僅次於法國和韓國，也列世界第三。

日本如此高強度使用核能，確有不得已因素。此次發生核災難的福島縣，在其第一和第二核電站建造了10個核反應堆，號稱世界最大核電廠，其大量核電向南部輸送，給日本其他地區提供能源。福島核電站設計號稱為世界最安全，但日本低估了自然界的力量，其所有的安全設計在這次複合性災難前全部失效。

地震在日本列島十分尋常。應該説，在這次9級大地震面前，日本的抗震表現十分出色。無論從建築抗震，還是人員防護，或是媒體預警與報道，均相當不錯。若這次只有地震而無海嘯，那就不會有隨後的核事故。然而，這次震源離陸地較近，海嘯到達岸線速度極快（短至10分鐘），而由於地震災區的電視廣播通訊中斷，民眾無法及時得知準確危情，因此沒有形成當地居民的大規模快速撤離。整個災難所造成的民眾生命和財產損失，多數是由於海嘯造成的。

由於地震和海嘯造成福島核反應堆出現事故，是這次複合危機的最嚴重環節。根據安全設計，反應堆遇到5級地震就自動停止運行，但堆芯冷卻還需繼續運行，核區已產生的熱能需被及時運出以免反應堆爆炸。但由於地震造成停電，冷卻水無法循環。備用發電機由於更靠近海岸，被海嘯破壞，而備用發電機的柴油儲備本身就不足。這一系列的天災人禍使得福島發電站損失了在核電停機後第一時間預防更深危機發生的短暫時機。至於反應堆氣閥設備開關不靈等駭人狀況，就更無法用天災來解釋。因此，這次空前核危機更多地是反映了日本政府以及核電管理部門平時監管與危機管控等方面的諸多問題。

放棄核能，還是改進安全技術？

只要能源安全得到充分保障，沒有哪國政府願意高成本、高風險地從事核能開發。

福島核危機在核安全事故中至少被定為5級，即反應堆放射性材料部分突破反應堆束縛而滲入周圍環境。儘管事件還在演化中，但這一事故被遏制、福島出狀況的反應堆芯或乏燃料降温成功，應該説還是有希望的。在這種情況下，即使反應堆堆芯的鈾燃料棒已全部熔化，其核物質也將被局域於當地，不會對周圍環境造成更大的破壞。

但即使這最為理想的情況能夠實現，福島核危機仍將促使各國政府和人民對核能利用進行深入和嚴肅的思考。人們會思考：是否可能放棄核能？要是近期沒有可能，那麼如何更加安全地使用核能？

顯然，核能安全使用涉及到政治與經濟。各國都要發展經濟，因此都需能源安全保障。只要能源安全得到充分保障，沒有哪國政府願意高成本、高風險地從事核能開發，除非以此為藉口，通過發展民用核能而為軍用核能的發展打開技術通道。對多數國家，它們發展民用核能的真實動力就是為了發展經濟，從而保護國家經濟利益，並保障國家與某些機構的政治利益。

在未來幾十年，人類必將在非碳非核的替代能源方向上取得巨大進步。但在達到那樣成就之前，核能對一部分國家而言還將難以取代。各國發展核能必將更為謹慎，力求發展新一代“本性安全”的核能技術——核燃料安全、冷卻降温安全、防爆炸安全。

目前國際上提出的保障核電安全的技術途徑，是新一代核反應堆以及核燃料必須遵循“本性安全”的設計理念。它有三個要求：一、即使反應堆的管理人員操作失誤，核反應堆在任何情況下都具有自動停機功能，從而在技術上徹底杜絕切爾諾貝利事故的可能，也就是即使核反應堆出現嚴重故障，新設計的系統仍要保障反應堆堆芯的鈾燃料棒不會繼續產熱。二、即使發生事故，反應堆的冷卻系統仍能有效散熱。三、特殊外包裝使核燃料在高温下不會熔化破損，從而確保在降温失效時核放射性材料仍受控制。

這一系列設計理念，就是切爾諾貝利事故所留下遺產的積極部分，福島核事故必將加深這些理念，加速下一代“本性安全”核反應堆的研發和使用。為開發“本性安全”的反應堆和核燃料，技術上已取得一系列積極進展。美國有的核燃料公司發現，要是用碳包鈾製成極細顆丸，並以此為基礎生產核燃料棒，將有效地實現核材料的“本性安全”。但由於美國民用核工業不景氣，上述理念還有待機會以獲檢驗。

由於人類經濟活動的深化，目前要遠離核能對多數國家仍不切實際。即使發生福島核事故，人們當前還是無法擺脱核能。在能源材料同等大小的情況下，原子能以它百萬倍超過化學能源的能量釋放，目前還是具有競爭力的選擇，況且核能使用可避免温室氣體排放，對環境保護和控制氣候變化具有積極作用。但福島核事故又給人類提供了深刻教訓。要取得核能使用的益處，前提必須是安全、受控地使用核能。人類從發現原子裂變，到認識核反應伴隨能量釋放，再到成功地收集並利用起核能，反映出極大的智慧。我們有理由期待人類還將有能力提出並實現可以基本自動避免重大災難的新型核電裝置，根本保障核安全。

（作者系復旦大學國際關係學院常務副院長，美國研究中心主任）