沈丁立：放弃核能，还是改进技术？——日本核安全危机反思

文 沈丁立

日本正在遭受复合性的深刻危机。一方面，由于地震、海啸和核反应堆的三重危机混合交叠，日本正面临几百年甚至上千年一遇的严重挑战。里氏震级为9级的强震发生在海底，传到日本东部沿海地面时已衰减到7级左右，它所造成的人员与财产损失在日本这次迄今所蒙受的全部损失中还相当有限。但是，在地震发生后最快10分钟就到达海岸的海啸，使震区人民难有充分时间出逃，从而导致民众大规模罹难。虽然地震和海啸并未摧毁这一地区的福岛第一核电站，但电站的所有机组均因地震停止正常运行，在海啸冲击造成核反应堆冷却失去功效后，随之引起的核辐射危险对当地民众以及周围亚太地区带来了持续威胁。

另一方面，尽管日本人民在空前灾害面前表现出高度的镇定与互助，日本核管理部门对这一复合危机的应对却反映出缺乏危机预判与决断。人类对自然灾害难于预报可以理解，但在地震和海啸发生后的紧急应对上，日本核管理部门与日本政府的反应滞后，一再错失预防和及时干预福岛核危机的短瞬机遇，从而酿成难以收拾的被动局面。需要指出，长期以来在世界上享有很高认可的日本产业界的质量管控声誉，在这次核安全危机面前，已备受质疑。

核电：极具争议的能源

核能的受控使用是一项高危事业。只要发展裂变核电，就时刻要防止任何形式的核物质和放射性物质的外泄。

根据核能的本性，这是一种极具争议的能源。

人类目前所使用的核能，利用的是可裂变物质的核裂变释放出的能量。这种核反应过程所产生裂变物质所携带的动能，在宏观上体现为热能，这是原子能的主体形式。这种热能不加控制地释放，就可能导致核爆炸，可以被有意设计成原子武器的军事使用。但若将上述热能及时导出，则既能避免反应堆内部热量过分积聚产生爆炸，又可能将此热能转化为其他能量形式譬如机械能与电能，从而变得对人类有用，并且易于管理。

但是，伴随着核裂变过程，一定有裂变物质的产生。这些裂变副产品，经常是具有短时间内高放射性以及长时间内中低度放射性的物质，对人类和环境生态具有极大的危害。在核发电过程中，人类既需要获取核物质在裂变中发生的热量，又必须将所有核物质包括放射性裂变物与外界彻底隔离，将其限制在反应堆之内。即使是用于取热并对反应堆堆芯降温的冷却剂，无论它们是轻水、重水、气体还是石墨，也都必须被管道严格封闭于反应堆系统内，因为它们在冷却堆芯核材料时都已受到放射性污染。

因此，核能的受控使用是一项高危事业。只要发展裂变核电，就时刻要防止反应堆堆芯温度和压力过高，以防任何形式的核物质和放射性物质的外泄。美国1979年三里岛核电站和苏联1986年切尔诺贝利核电站发生的事故，都是由于核反应堆堆芯冷却功能发生故障，从而使反应堆内铀燃料棒部分或全部熔化。这种情况下，反应堆内热量和压力将迅速升高，一旦发生爆炸，堆内积聚的大量强辐射物将可能被抛向周围空间。切尔诺贝利事件就是迄今人类面临过的最严重的核危机，而三里岛事件中反应堆中的核燃料棒也出现了熔化，部分放射性物质突破了反应堆的限制进入周围环境。这些事故都在不同程度上危害了核反应堆周围人类的生存。

日本核危机：天灾加人祸

福岛核电站设计号称为世界最安全，但日本低估了自然界的力量，其所有的安全设计在这次复合性灾难前全部失效。

作为岛国，日本陆地国土局促，资源有限，然而日本人口总量较大，密度更超中国一倍。日本是工业大国，尽管其能源使用效率在世界领先，但其民生和制造业能源消费需求仍十分庞大。由于本国能源自给不足，日本只能从海外进口能源以补所缺。同时，日本在本土必须发展非碳能源，核能因此为日本难以舍弃。根据世界能源协会与国际原子能机构的统计，至2009年5月，日本运行的核反应堆有53座，装机发电能力为46235兆瓦，占日本全部能源消耗的35%。此外，日本有2座核反应堆在建，装机发电能力为2285兆瓦；还有13座核反应堆计划待建，装机容量为17915兆瓦。日本核能发展总体规模，在世界上仅次于美国和法国；其核能占其全部能源使用比例之高，在全球上仅次于法国和韩国，也列世界第三。

日本如此高强度使用核能，确有不得已因素。此次发生核灾难的福岛县，在其第一和第二核电站建造了10个核反应堆，号称世界最大核电厂，其大量核电向南部输送，给日本其他地区提供能源。福岛核电站设计号称为世界最安全，但日本低估了自然界的力量，其所有的安全设计在这次复合性灾难前全部失效。

地震在日本列岛十分寻常。应该说，在这次9级大地震面前，日本的抗震表现十分出色。无论从建筑抗震，还是人员防护，或是媒体预警与报道，均相当不错。若这次只有地震而无海啸，那就不会有随后的核事故。然而，这次震源离陆地较近，海啸到达岸线速度极快（短至10分钟），而由于地震灾区的电视广播通讯中断，民众无法及时得知准确危情，因此没有形成当地居民的大规模快速撤离。整个灾难所造成的民众生命和财产损失，多数是由于海啸造成的。

由于地震和海啸造成福岛核反应堆出现事故，是这次复合危机的最严重环节。根据安全设计，反应堆遇到5级地震就自动停止运行，但堆芯冷却还需继续运行，核区已产生的热能需被及时运出以免反应堆爆炸。但由于地震造成停电，冷却水无法循环。备用发电机由于更靠近海岸，被海啸破坏，而备用发电机的柴油储备本身就不足。这一系列的天灾人祸使得福岛发电站损失了在核电停机后第一时间预防更深危机发生的短暂时机。至于反应堆气阀设备开关不灵等骇人状况，就更无法用天灾来解释。因此，这次空前核危机更多地是反映了日本政府以及核电管理部门平时监管与危机管控等方面的诸多问题。

放弃核能，还是改进安全技术？

只要能源安全得到充分保障，没有哪国政府愿意高成本、高风险地从事核能开发。

福岛核危机在核安全事故中至少被定为5级，即反应堆放射性材料部分突破反应堆束缚而渗入周围环境。尽管事件还在演化中，但这一事故被遏制、福岛出状况的反应堆芯或乏燃料降温成功，应该说还是有希望的。在这种情况下，即使反应堆堆芯的铀燃料棒已全部熔化，其核物质也将被局域于当地，不会对周围环境造成更大的破坏。

但即使这最为理想的情况能够实现，福岛核危机仍将促使各国政府和人民对核能利用进行深入和严肃的思考。人们会思考：是否可能放弃核能？要是近期没有可能，那么如何更加安全地使用核能？

显然，核能安全使用涉及到政治与经济。各国都要发展经济，因此都需能源安全保障。只要能源安全得到充分保障，没有哪国政府愿意高成本、高风险地从事核能开发，除非以此为借口，通过发展民用核能而为军用核能的发展打开技术通道。对多数国家，它们发展民用核能的真实动力就是为了发展经济，从而保护国家经济利益，并保障国家与某些机构的政治利益。

在未来几十年，人类必将在非碳非核的替代能源方向上取得巨大进步。但在达到那样成就之前，核能对一部分国家而言还将难以取代。各国发展核能必将更为谨慎，力求发展新一代“本性安全”的核能技术——核燃料安全、冷却降温安全、防爆炸安全。

目前国际上提出的保障核电安全的技术途径，是新一代核反应堆以及核燃料必须遵循“本性安全”的设计理念。它有三个要求：一、即使反应堆的管理人员操作失误，核反应堆在任何情况下都具有自动停机功能，从而在技术上彻底杜绝切尔诺贝利事故的可能，也就是即使核反应堆出现严重故障，新设计的系统仍要保障反应堆堆芯的铀燃料棒不会继续产热。二、即使发生事故，反应堆的冷却系统仍能有效散热。三、特殊外包装使核燃料在高温下不会熔化破损，从而确保在降温失效时核放射性材料仍受控制。

这一系列设计理念，就是切尔诺贝利事故所留下遗产的积极部分，福岛核事故必将加深这些理念，加速下一代“本性安全”核反应堆的研发和使用。为开发“本性安全”的反应堆和核燃料，技术上已取得一系列积极进展。美国有的核燃料公司发现，要是用碳包铀制成极细颗丸，并以此为基础生产核燃料棒，将有效地实现核材料的“本性安全”。但由于美国民用核工业不景气，上述理念还有待机会以获检验。

由于人类经济活动的深化，目前要远离核能对多数国家仍不切实际。即使发生福岛核事故，人们当前还是无法摆脱核能。在能源材料同等大小的情况下，原子能以它百万倍超过化学能源的能量释放，目前还是具有竞争力的选择，况且核能使用可避免温室气体排放，对环境保护和控制气候变化具有积极作用。但福岛核事故又给人类提供了深刻教训。要取得核能使用的益处，前提必须是安全、受控地使用核能。人类从发现原子裂变，到认识核反应伴随能量释放，再到成功地收集并利用起核能，反映出极大的智慧。我们有理由期待人类还将有能力提出并实现可以基本自动避免重大灾难的新型核电装置，根本保障核安全。

（作者系复旦大学国际关系学院常务副院长，美国研究中心主任）