为何谈“核”色变？核电的历史与未来

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从“核”到电

丹麦物理学家尼尔斯·玻尔是最早呼吁和平利用原子能的人之一。在二次世界大战期间，他曾遭到德国纳粹迫害而逃离祖国，后参与了制造原子弹工作。在大多数政要把精力集中在战争之上时，玻尔却极力主张限制制造和使用原子弹，和平利用原子能。

1944年4月，玻尔专程乘机到英国回见丘吉尔。但5月16日才得到会见，二人话不投机，半个小时，玻尔没来得及说太多话，结果不欢而散。

7月3日，玻尔又向当时的美国总统罗斯福递交了备忘录。一个多月后，罗斯福会见了玻尔，两人相谈甚欢，罗斯福同意玻尔的意见，并表示再次与丘吉尔会晤时，将讨论原子能问题。

1945年4月12日，罗斯福病逝。1945年8月6日和9日，美国在日本广岛和长崎投下了两颗原子弹，造成几十万人伤亡。8月11日，玻尔在英国《泰晤士报》上发表文章，公开反对原子武器，从此和任何原子武器的制造断绝关系。

战争结束后，原子能的和平利用取得进展。1950年，苏联政府通过了建造核电站的决议。1951年，美国研制成一座钠冷快中子反应堆，并把反应堆与发电机连在一起，发电机发出了电，但功率太小，只有200千瓦，不能算核电站。

核能是原子核发生裂变或聚变反应时产生的能量。核能是一种高能量的新能源，比如1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2050 吨优质煤。目前人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变;二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。轻元素聚变基本没有辐射，但是尚处于研发阶段，没有商业化。人们对于核辐射的担忧主要针对重元素的裂变。核产业链包括动力核技术和非动力核技术两大领域。核资源的动力技术最常见最广泛的应用领域是核电产业。核资源的非动力技术运用主要包括辐射加工、肿瘤治疗、“三废”处理等。其中最核心的是核电。

1954年，苏联建成了第一台真正并网发电的核电站，地点在奥布宁斯克，功率为5000千瓦，利用浓缩铀为燃料，采用石墨水冷堆。

1954年，美国做出发展民用核动力的决策，国会通过《原子能法》，允许私人企业经营核工业。

20世纪60年代，随着核电站技术的成熟，核电相比其他能源已具有一定的经济竞争力，核电迎来了“一窝蜂式”的发展。

1963年，在新泽西州牡蛎湾核电站投标中，美国通用电气公司竟以建设单价130美元/千瓦，发电厂成本0.405美元/千瓦·时中标，成本比当时火电的0.434美元/千瓦·时还低。

1960年代中期，世界的核电站一窝蜂上马。特别是1973 年中东战争后，资本主义世界石油危机达到高峰时期，各工业国家纷纷大建核电站，世界核电发展也达到了高峰。到1976年，全世界核电站装机容量突破1亿千瓦。

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1979年，第一次反核高潮

正当核电站蓬勃发展之时，1979年美国三里岛核电站发生特大事故，引起了反核高潮。

三里岛核事故是由一系列人为操作失误和机械故障的不断叠加造成的。在事故发生(1979年3月28日)的几天前，工人在检修后，没有把“事故系统阀门”打开，导致这一系统工作后，不能向二回路注水。于是，二回路的水不再循环，使一回路冷却水携带的堆内裂变的热量传递不出去，堆内的温度和压力升高。这时反应堆自动停止“反应”(即停堆)，泄压阀自动打开，放出堆内部门汽水混合物。

这又出现了第二个导致事故的因素：当反应堆内压力降到正常时，卸载阀因为放障，未能自动回到原来状态，堆芯内冷却水继续外流，压力降到正常值一下，应急冷却系统自动投入工作，向堆芯注水。

接着又出现操作人员的操作失误。操作员是个刚刚从反应堆训练学校出来的、没有处理这类事故能力的高中毕业生。操作员未能判断出泄压阀出了故障，反而把应急冷却系统关掉，停止向堆内注水，使小故障变成大事故，造成堆芯暴露在蒸汽中。虽然停堆了，余下热量得不到冷却，部分燃料元件包壳温度过高而烧穿。

又因为设备维修不好，使事故扩大：安全壳内排污管道失修，从堆内流出的放射性污水进入安全壳外没有密闭的辅助厂房。这些污水在辅助厂房内蒸发，具有放射性的蒸汽和气体从通风系统溢出，使周围放射性剂量加大。

几十万加仑的冷却水冲出加压器达数小时之久，75%的堆芯暴露达1小时之久，2次失水事故达12小时。

由于事故是在人们没有任何察觉的情况下发生的，所以很多科学家和工程师花了好几个月才确定到底发生了什么。

三里岛核事故是核电历史上第一次重大核事故，直接损失达10亿美元，间接损失估计超过20亿美元，但由于反应堆有几道安全屏障，没有一人伤亡。周围大块地区只是被短寿命同位素污染，所以疏散的居民很快就返回来了。核电站附近80公里内的300万人，由于事故引起放射性增高，平均每人受到照射为0.012毫希，但这个数值只相当于一次X光透射受到的辐射的几十分之一。

然而，作为历史上第一次核事故，在媒体的推波助澜下，三里岛核事故造成极大震动，加深了民众对核能的恐慌，在世界范围内形成了反核高潮。

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核电梦魇：迄今无人敢靠近的废城

与三里岛核事故相比，切尔诺贝利核事故危害严重，直到今天，切尔诺贝利依然是座废城，无人敢靠近。

切尔诺贝利核事故的发生有一部分原因是设计缺陷，有一部分是人为因素。这个核电站共有4个反应堆，每个堆发电功率为100万千瓦。1986年4月25日1点00分，4号反应堆操作员根据停堆检修计划，开始降低反应堆的运行功率，并切断了反应堆事故冷却系统。这正值周末和五一前夕，基辅动力公司调度员不同意现在把反应堆停下来，结果使反应堆在没有冷却系统下运行。

本来，在停堆前借这个机会进行“惰转”实验，并没有什么特别的，目的是在停堆过程中对汽轮发电机进行实验，测一些数据。但是操作员未操作好，结果一下子使反应堆功率下降到几乎为零(正常操作应是逐渐降低)，为了更快递完成实验，又把石墨棒提升起来。石墨棒是控制棒，控制反应堆裂变的程度。按规定，反应堆内控制棒最低应保持30根，少于30根需总工程师批准，但任何情况，绝对不允许少于15根。可是他们把控制棒抽得只剩6-8根。

本来，反应堆来由自动保护系统，只要反应堆的温度、压力、功率增长速率超过警戒值，反应堆会自动停堆，保证安全。但是，他们为了方便，防止在实验中保护系统而自动中断实验，4月25日14时就把本来不算多的安全保护系统大多关断了。

就这样，反应堆在没有冷却系统、没有安全保护系统和违反正常规定的条件下运行。结果是，反应堆中蒸汽急剧增加，热量传不出去，烧坏了燃料棒，热量使载热剂激烈沸腾，进入被毁坏的燃料颗粒中，管道中压力上升。

1点23分40秒，4号动力机组值班主任发现了事故的严重性，命令反应堆管理处主任工程师按最有效事故处理办法，控制棒下落。但几秒钟后，听到碰撞声。操作员看到安全棒停止不动，立即把拖动控制棒的拖动装置联轴节断掉，想让控制棒以自身重量使之下降，但控制棒仍不动。其实，这已经晚了，控制棒即使下降到反应堆中，中子已太多，也控制不了反应堆的聚变了。

23分48秒，第一次产生热爆炸。三四秒钟之后又产生了第二次爆炸。爆炸使反应堆金属构件移位，全部高压管被毁，反应堆厂房倒塌。堆内石墨和核燃料飞出堆外，产生大火，火焰高达30米。

幸运的是，附近的居民正在家中睡觉，没有受到爆炸时放射微粒和气浪的伤害。

爆炸4分钟后，14人组成的护卫核电站军事化消防队执勤人员赶到现场进行灭火。7分钟后，核电站所在的普里皮特城的消防队赶到现场。用了一个多小时，基本把大火扑灭，防止了大火蔓延到其他反应堆，避免了更严重的爆炸发生。但许多人受了烧伤或强辐射的照射被送进医院。

事故发生时核电站共死亡2人，事故后不久又死亡29人。救灾中有300人受到伤害而住进医院，其中203人得了急性的辐照综合症。由于事故，放射性物质大量排放，形成严重污染。4月27日开始，疏散了30公里半径以内的居民13.5万人。专家估计，这一事故在70年内将引起2.4万人患癌死亡。到1987年，处理切尔诺贝利核事故的直接开支达40亿卢布(合60亿美元)。

切尔诺贝利核事故是核电历史上最为严重的一次核事故，也是人类历史上最为严重的一次工业事故。切尔诺贝利核电站的技术在事故之后被逐步淘汰，目前已全部淘汰，现有的核电站不会再发生类似的事故。

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“天灾”：福岛核事故

如果说，三里岛核事故与切尔诺贝利核事故主要是由“人祸”导致的，那么福岛核事故则主要由“天灾”导致。

2011年3月11日14时46分，日本发生了9.0级大地震，震源深度约25公里(15英里)，震中位于仙台以东130公里(81英里)的海域，在东京东南约372公里。这次地震造成东北海岸四个核电厂的共11个反应堆自动停堆(女川核电厂1、2、3号机组;福岛第一核电厂1、2、3号机组：福岛第二核电厂l、2、3、4号机组和东海核电厂2号机组)。地震引发了海啸，海啸浪高超过福岛第一核电厂的厂址标高14米(45英尺)。

地震发生之前，福岛第一核电厂6台机组的中1、2、3号处于功率运行状态，4、5、6号机组在停堆检修。地震导致福岛第一核电厂所有的厂外供电丧失，三个正在运行的反应堆自动停堆，应急柴油发电机按设计自动启动并处于运转状态。地震引起的第一波海啸浪潮在地震发生后46分钟抵达福岛第一核电厂。海啸冲破了福岛第一核电厂的防御设施，这些防御设施的原始设计能够抵御浪高5.7米的海啸，而当天袭击电厂的最大浪潮达到约14米。海啸浪潮深入到电厂内部，造成除一台应急柴油发电机之外的其它应急柴油发电机电源丧失，核电厂的直流供电系统也由于受水淹而遭受严重损坏，仅存的一些蓄电池最终也由于充电接口损坏而导致电力耗尽。第一核电厂所有交、直流电丧失。

海啸及其夹带的大量废物对福岛第一核电厂现场的厂房、门、道路、储存罐和其它厂内基础设施造成重大破坏。现场操作员面临着电力供应中断、反应堆仪控系统失灵、厂内厂外的通讯系统受到严重影响等未预计到的灾难性情况，只能在黑暗中工作，局部位置变得人员不可到达。事故影响超出了电厂设计的范围，也超出了电厂严重事故管理指南所针对的工况。

由于丧失了把堆芯热量排到最终热阱的手段，福岛第一核电厂1、2、3号机组在堆芯余热的作用下迅速升温，锆金属包壳在高温下与水作用产生了大量氢气，随后引发了一系列爆炸。

爆炸对电厂造成进一步破坏，使操作员面临的情况更加严峻和危险，现场的抢险救灾工作愈加困难。由于现场工作环境非常恶劣，许多抢险救灾工作以失败告终。

2011年3月12日，日本经济产业省原子能安全和保安院宣布，受地震影响，福岛第一核电厂的放射性物质泄漏到外部。2011年4月12日，日本原子力安全保安院将福岛核事故等级定为核事故最高分级7级(特大事故)，与切尔诺贝利核事故同级。

福岛核事故已经过去了三年，但当时电视上可怕的画面相信很多人还历历在目、心有余悸。9级地震加15米海啸，这是核电站有史以来遇到的最为严峻的挑战。

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为何谈核色变：几率小但危害大

在核电发展的过程中，共发生了三起重大事故，即上述1979年发生在美国的三里岛核事故，1986年发生在前苏联(现乌克兰)的切尔诺贝利核事故和2011年发生在日本的福岛核事故。几十年中只有三次重大事故，可见事故发生的频率并不高。但在事故的阴影下，人们往往“谈核色变”。

三里岛核事故发生后的第五天，当时的美国总统卡特与夫人到三里岛视察，在现场逗留38分钟。1979年9月6日，英国首相撒切尔夫人到唐瑞研究所视察，站在唐瑞示范快堆顶上拍照，以表明英国反应堆是安全的。

1975年，美国的拉斯姆森教授，花了几年时间，用去400万美元，领导百余人分析了核电站事故的可能性，认为，反应堆“熔化”事件的可能性微乎其微，不会比一个流行打中一个大城市的机会高。这份报告认为，美国人死于核事故的概率比死于汽车车祸的概率小7.6万倍。

随着发展，核电站的安全性日益提高，但三起重大核事故说明，再严格的硬件条件也难以避免天灾人祸造成的意外。核电发生事故的概率很低，不过一旦事故发生，后果就极其严重，属于典型的风险概率低、危害后果大的项目。对于这种项目，人们往往比对风险概率高、危害后果小的项目(比如汽车车祸)更加恐惧，从而导致政府规制措施的加强。

2013年的进行了一次全球调查显示。在调查的六个国家(中国、美国、澳大利亚、南非、德国、印度)中，对于几种主要能源的支持程度，太阳能、风能、水能均排在前列，化石能源中的较清洁能源天然气紧随其后，而核能、石油和煤炭均排在后三名，不过在具体排名上略有差别。核能在美国、澳大利亚、南非、德国均排在最后一名，在印度排在倒数第二名，在中国排在倒数第三名。可见，这次调查的受访者都偏爱清洁且安全的能源。核能虽然清洁，但是人们却由于某种恐惧心理而不大支持核能。

当然，这次调查的受访者并非都是专业人士，对本国能源的赋存情况、开发利用成本、技术水平等因素不会过多考虑。不过，公众这种印象式的理解同样可能影响到政策的制定。

此外，人们会对近期发生的风险更为关注，从而直接影响政策的制定。福岛核电站事故发生后，德国，瑞士和意大利三国相继宣布弃核，德国和瑞士更是制定了明确的时间表。作为对于德国政府弃核政策的响应，德国西门子公司也宣布将不再建造新的核电站，亦不会再签订任何为核电厂融资或者是作为核电厂建设总承包商的新合同。中国政府也暂停批准核电项目。实际上，近来中国的核电项目扎堆上马是早有的方案，只是因为福岛核电站事故而搁置到了今天。

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德国经验：预防主义

核电的最大优点是清洁，温室气体排放量接近零。核电的主要环境风险在于热岛效应和核废料处理。

核电站的热岛效应严重。以一座500万千瓦的核电站为例，发热量是1500万千瓦，散热约1000万千瓦。所以核电站一般建在海边，有利于散热。在内陆，这些热都要通过冷却塔蒸发水带走。这么大的发热量，一秒钟的蒸发量是6吨多，一年是2亿吨，相当于一座百万人口大城市一年的居民用水量。

核电站退役后的核废料处理是一个难题。目前世界上公认的最安全可行的核废料处置方法为深地质处置方法，即将高放废料保存在地下深处的特殊仓库中永久保存。目前只有芬兰等极少数国家建立了深地质处置库。

核电有优势，但也有短板，在直观感受上，核电更易被民众所反对。面对这样一种事物，该采取什么态度呢?弃核的德国选择了预防主义原则。

预防原则就是要求决策者对不确定的风险保持关注的一项原则。在环境保护领域，预防原则是指在没有科学证据证明人类的行为确实会发生环境损害的情况下，依然要求国家和社会采取预防措施，防止可能的损害的发生。

预防作为一项法律原则，首先出现在环境保护法中。瑞士于1969年制定的《环境保护法》中规定了风险预防原则。此后，20世纪70年代初期，德国在治理空气污染方面也提出了风险预防的概念(Versouge prinzip)。这一概念要求尽量避免可能对环境造成损害的长期规划，应通过广泛研究，及早发现项目对健康和环境的危险，并在得到结论性的科学证据之前采取行动。1992年联合国环境与发展会议签署的《里约环境与发展宣言》“序言”第15原则规定：“为了保护环境，各国应按照本国的能力，广泛使用预防原则。遇有严重或不可逆的损害威胁时，不得以缺乏科学充分确实证据为理由，延迟采取符合成本-效益的措施防止环境恶化。”

现代科学技术和工业带来的环境损害有时非常巨大且具有不可逆性，相比损害以后再进行事后恢复的救济方案，国际社会倾向于认为“防患于未然”的事前预防是更有益的方法。德国弃核就体现了这种预防的态度。德国的核电技术相对发达，自核电开始启用以来，并未出现过核泄漏问题。目前，德国用电总量中有1/4来自核电。但是德国人依然认为，预计到不良后果的项目，应坚决禁止。

德国的态度与德国环保运动的发达密不可分。当代德国是一个社会的(sozial，意为福利的和民主社会主义的)、绿色和平主义的国度。德国绿党是当今世界各国最早成立并且影响最大的绿党组织。绿色和平主义在1970年代的联邦德国兴起，1980年全国性的绿党成立并参加议会选举，1983年绿党进入联邦议会，1993年与原东德地区的“联盟90”政党合并，1998年与德国社会民主党联合组阁成为执政党，2005年之后在野。可以说，德国是全球绿色环保主义最坚固的堡垒。

各国发电方案的选择涉及诸多经济、社会和技术约束条件，关系到经济增长、就业、物价水平、社会公平、消除贫困等诸多问题。但无论如何应以不造成不合理的环境危害为底线。所谓不合理的环境危害，即通过综合考虑经济、社会以及环境方面的成本与利益，估价出的对人类或环境所造成的任何不合理风险。​​​​