資料:核電站核反應堆堆芯熔毀破壞原理

「熔毀」一詞道出了核電最核心的問題：核能安全嗎？

「熔毀」這個詞因兩件臭名昭著的事故至今令人記憶猶新：1979年的美國三裡島事故，以及七年之後發生在現烏克蘭的車諾比事故。

你可以把福島上那些沸水堆(BWR)的堆芯想像成電熱壺中電子元件的放大版本。它淹沒於水中，萬分灼熱。水流能使它冷卻，同時還通過水蒸氣帶走熱量，而水蒸氣又可以帶動渦輪產生電力。

如果冷卻水停止了流動，那麼就該出問題了——堆芯溫度過熱，過量的水蒸氣產生。水蒸氣將給反應堆容器（一個大型封閉的容器）帶來大量壓力，此外，金屬芯可能因為過熱而熔化，一些組件也會因此起火。

最壞的情況是，熔化的堆芯穿透了反應堆容器的底部，流到了安全殼（一個外部密封裝置）的底面，而安全殼就是設計用於阻止熔化的反應堆進一步穿透的。這種情況下，雖然局部的損壞相當嚴重，但是原則上說，不會有放射性物質洩漏到外界去。可是，「原則上」也很難說的準。

核反應堆總是被設計成帶有「多重的、過剩的」的安全功能。一旦其中一個失效了，其他的就會接替它解決問題。

然而，在福島上的事實表明冗餘安全機制（即下文的redundancy）並不總能奏效。地震使得三個核反應堆停止了運行，同時還中斷了水泵的運轉，水泵是負責運輸涼水冷卻灼熱的堆芯的重要部件。為了應對這種情況，核電站是安裝有柴油發電機組供備用電力的，事發時，發電機組確實是切入了供電系統，但是一小時後又切出了，原因還尚未明確。

這種情況下，多重的安全功能沒能奏效。隨之而來的則是巨大的恐懼，就像在電影《中國綜合症》（The China Syndrome）出現的情況那樣：多種保護措施都阻止不了熔化的堆芯，使得高放射性物質和有毒物質鑽入了地面，給人類帶來了嚴重持久的環境災害。

然而，核倡議者卻持相反的觀點，他們認為在三裡島中的局部熔毀就沒有帶來任何嚴重的影響。確實如此，因為那時雖然堆芯熔化了，安全系統卻起效了。而在車諾比事故中，核反應堆的設計本質上就不合理，並且環境災害是由爆炸所釋放到空氣中的物質造成的，而不是因為熔化的反應堆堆芯。

「亞臨界的」核反應堆

是否福島上的核反應堆仍在局部熔毀，這還不是很清楚。

在核電站的所有者東京電力公司(Tepco)發布的公告中提到了最重要的一點：「控制棒已經完全插入了（反應堆正處於一個亞臨界狀態）。」

控制棒停止了核反應，雖然放射性核的衰變階段也會持續產生熱量，但是這一過程將使溫度逐漸降低。

耐人尋味的是，日本核安全委員會的官員良平潮見（Ryohei Shiomi）的一句話被廣泛引用。他說，反應堆存在熔毀的可能，官員們正在加緊檢查中。

與此同時，一個戲劇性的爆炸出現在了其中的一個核電站建築上，爆炸至少已經嚴重損毀了外牆。原則上，這並不會導致放射性物質的洩漏，因為建築只是一個外殼，保證危險物質密封性的這項工作是由內部金屬安全殼負責的。

內閣官房長官枝野幸男（Yukio Edano）證實了這一點，他說：「水泥建築雖然已經崩塌，但我們發現內部的反應堆容器並未爆炸。」

他把爆炸歸因於積聚的氫氣，這和散熱問題有關。

高壓之下

我們目前所知道的唯一可能導致放射性物質洩漏的就是安全殼的排氣。

當蒸氣壓力積聚在反應堆容器中時，一些緊急散熱系統會停止運行，這時部分蒸氣將散逸到安全殼中。

根據報導，蒸氣導致安全殼中的壓力上升到了正常工作水平的兩倍，因此日方決定將部分氣體排放到大氣中去。

原則上，水分接觸過堆芯後，排出氣體中僅僅攜帶有像氮-16那樣的短暫性放射性同位素。排放這樣的氣體可能產生短暫的伽馬射線活躍，根據新聞報導，它已經被探測到了。

但有仍有一個疑點沒能解釋：在放射性探測中，可以明顯地檢測到放射性同位素——銫。它產生於核反應階段，並且被限制在反應堆堆芯中。如果能在核電站外部檢測到它，這就意味著堆芯已經開始瓦解了。

「如果有任何一個燃料棒出現洩漏，那麼在空氣中就可以檢測到少量的放射性銫和放射性碘。」英國薩裡大學的核物理教授派迪.裡根（Paddy Regan）說道，「從檢測到的含量中，你可以看出燃料棒的洩漏程度。」

到目前為止，這個至關重要的問題仍沒有結論。

掩飾和質疑

事實上，目前為止整個事件中的疑團更多於解釋。

和三裡島事故、車諾比事故一樣，一些答案可能很快就能給出，但事件的全貌卻需要數月，甚至數年才能浮現出來。這一切很大程度上取決於東京電力公司（Tepco）和日本有關當局所採取的策略。

就像部分其他國家的核電站一樣，確切的說，日本的核工業在公開性和透明度上並不享有很高的名譽。

近些年來，東京電力公司自身已經牽涉到一系列的掩蓋行為。在2002年，公司的主席和其他四位執行官因涉嫌偽造發電站的安全報告而被辭退。在2006和2007年，又證實了更多的偽造行為。

長遠上看，福島已經在日本內部和外部引發了許多重大問題。

鑑於這不是日本核電站第一次遭受到地震的破壞，那麼把核電站建在東部海岸（地震活躍區沿岸）是否明智呢？

三裡島事故有效地阻止了美國建造民用核反應堆達30年，在這個眾多國家都在尋找重新進入核工業的時代，福島的事件又會帶來怎樣的影響呢？