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核子風暴:從切爾諾貝利到福島
1986年5月4日晚,在東京赤坂離宮的宴席上,日本首相中曾根康弘(Yasuhiro Nakasone)向來賓們致辭,他能夠感覺到宴會廳內的緊張氣氛。房間內的領導人來自世界上經濟最發達的幾個西方國家,他們在東京聚集一堂,舉行第12屆七國集團峰會。在峰會開始前,國際恐怖主義突然成為一個亟待解決的問題,但各國領導人對于如何應對國際恐怖主義看法不一。中曾根必須換一個方向,尋找另一個議題發起對話,而且必須是能夠達成一致意見的議題。他相信自己找到了一個合適的議題——切爾諾貝利。

當地時間1986年5月26日,烏克蘭切爾諾貝利核電站發生致命爆炸,成為世界上最嚴重的核電事故。
盡管七國集團峰會理應探討世界經濟,但通常都是政治問題奪走了會議焦點,這次東京峰會也不例外。峰會第一場晚宴的幾個小時前,中曾根正在赤坂離宮的草坪上迎接法國總統弗朗索瓦·密特朗(Fran?ois Mitterrand),不知什么人向赤坂離宮的方向發射了五枚自制炮彈。炮彈沒有命中目標,而是在赤坂離宮庭院后方的街道上爆炸了,沒有造成人員傷亡。日本最大的激進組織“中核派”聲稱為此次襲擊事件負責。當天,該組織在一個城市公園內組織了有上千人參加的游行示威,抗議美國轟炸利比亞。
峰會一開場,中曾根向來賓表示了歡迎,然后率先提到最近蘇聯切爾諾貝利核電站4號機組發生了爆炸事故。他希望七國集團能就此發表聲明。的確,中曾根看透了來賓們的想法。后來有報道說,現場的氣氛有所緩和。所有人都為“鐵幕”背后發生的事情而感到不安,他們一致認為,蘇聯政府隱瞞事故信息的做法是不可接受的。首腦們的助手需要連夜起草一份有關核安全的聯合聲明,他們便在一份日語草案的基礎上開始起草。
1986年4月29日,瑞典發出核輻射警報,蘇聯承認切爾諾貝利核電站發生了事故,此時日本已經對這起事故有所警惕。位于東京的外務省發出命令,要求日本駐歐洲各國的大使館收集有關蘇聯核事故的信息,稱這“可能對日本的核能政策產生重大影響”。他們擔心日本國內也有可能爆發反核抗議,但也指出目前還沒有發生明顯的抗議活動。到5月1日,日本政府已準備好了一份“應對蘇聯核事故的計劃”。這份秘密文件強調了繼續使用核電的重要性。但公眾將對蘇聯核事故作何反應仍是未知數。5月3日,中曾根對外務大臣說:“日本對‘死之灰’很感興趣。”“死之灰”指的是放射性沉降物,源自1954年“第五福龍丸號”的核污染事件。
七國集團關于切爾諾貝利的聲明充分反映了中曾根及其政府的關切。聲明寫道:“如果管理得當,那么核電仍將是一種日益被廣泛使用的能源。”聲明終稿刪除了提及“輻射”的部分和諸如“擔憂”之類的用詞,對事故的受害者表達了同情,并表示會向蘇聯政府提供援助,但同時要求蘇聯政府提供“核緊急情況和核事故相關的詳細、完整信息”。聲明繼續說道:“七國集團的成員國都將承擔這份責任,而蘇聯政府在切爾諾貝利核事故上則未能盡職盡責。我們敦促蘇聯政府如我們和其他各國政府所要求的那樣,盡快提供此類信息。”
這份關于切爾諾貝利核事故的東京聲明令戈爾巴喬夫勃然大怒,同時也保護了日本核工業,使其免受國內外的全面審查。日本自然資源和能源局發布了一份簡報,表示政府準備“繼續以安全優先的理念促進(核電發展)”。這意味著日本的核項目可以馬力全開。“日本政府和核工業都沒有意識到,日本的核電站同樣可能有危險,也沒有認識到我們需要(從切爾諾貝利事故中)吸取教訓。”一位當時活躍于政壇的日本外交官回憶道。1973年,核電已成為日本能源開發的重點。到2011年,日本有30%的電力來自核電。日本這個90%的能源都依靠進口的國家,計劃在2017年之前將核電的比例增加至40%。
日本經濟對核電的依賴與日俱增,而這個國家又始終對核能有所顧忌,中曾根首相和日本政府不得不謹慎地平衡兩者之間的關系。廣島和長崎遭受過原子彈轟炸,使得民眾對核爆炸和輻射十分恐懼,而“布拉沃城堡”核輻射和“第五福龍丸號”事件更是加重了這一心理。頗為諷刺的是,日本核電時代的到來與“布拉沃城堡”核爆有著千絲萬縷的聯系——“布拉沃城堡”試爆后,美國曾想讓日本了解核項目的好處,中曾根在其中發揮了重要的作用。
1954年3月22日,也就是“第五福龍丸號”事件在日本媒體引起軒然大波不到一周后,前一年秋由美國總統艾森豪威爾成立、旨在統籌國家安全政策的行動協調委員會(Operations Coordinating Board)便建議“積極發展非戰爭用途的原子能”,以“及時、有效地對抗蘇聯接下來的(政治宣傳)行動,并最大程度地減小日本受到的損害”。這個提議與1953年12月艾森豪威爾宣布的“服務于和平的原子能”計劃在基本原則上是一致的,主要目標就是通過促進“服務于和平的原子能”,減輕世界對美國“服務于戰爭的原子能”的憂慮。
1954年9月,美國國會通過了《原子能法》(Atomic Energy Act),放寬了1946年《麥克馬洪法案》對共享核技術的法律限制。于是,日本成為美國核新政的理想試驗場。美國駐日本大使館隨即展開了“服務于和平的原子能”公關活動,組織了原子能相關的展覽、參觀、會談和影片放映活動,其中一場活動吸引了8萬人參加,而最引人注目的是這一系列活動并未引發抗議。日本政府同樣大力支持,同意了美國在日本建造實驗性核反應堆的提議,并歡迎兩國在核領域開展進一步合作。1954年,日本政府撥款2.35億日元用于核研究。
當時還是一名年輕議員的中曾根全力支持發展原子能。他在青年時代曾因日本戰敗而指責天皇,因美軍對日本的占領而譴責道格拉斯·麥克阿瑟(Douglas MacArthur)將軍,并因此聲名鵲起;但如今,他將美國核科技看作日本重拾民族自豪感的法寶。1955年,核研究獲得了50億日元(在當時相當于1400萬美元)的政府資助,遠高于前一年的2.35億日元,中曾根在其中發揮了重要的作用。1955年12月,在他的極力推動下,力圖“保障未來能源”的《原子能基本法》通過。這部法律還為日本核發展創立了奠基性的機構體系,包括日本原子能委員會、日本原子能安全委員會、日本原子能研究所。
“布拉沃城堡”試爆后不到兩年,日本對美國的“服務于和平的原子能”計劃展現出了極大的興趣,準備發展核能。美國也在日本積極推進核能的和平利用。1955年,美國與日本政府簽訂了協議,隨后幫助日本建造了第一座研究性反應堆,該反應堆于1957年達到臨界狀態。20世紀60年代,日本人的能源消耗增速比國內生產總值增速還要快。因此,他們希望能更進一步,建造像希平港反應堆那樣的商用反應堆。但日本人發現美國法律尚不允許商用反應堆的技術出口,便轉向了擁有科爾德霍爾反應堆的英國。英國的回應也很積極。日本第一座工業反應堆就采用了英國鎂諾克斯石墨反應堆的設計,對比溫茨凱爾的第一代原型有了明顯的改進。
1961年3月,在東京以北約120公里處,日本最大的島嶼本州島東海岸的東海村附近,建造了一座裝機容量為166兆瓦的反應堆。反應堆于1965年11月達到臨界狀態,于次年7月并網。廣島和長崎核爆發生的近20年后,日本擁有了自己的原子能工業。日本首座商用反應堆使用了英國的石墨反應堆技術,但此次合作十分短暫。20世紀60年代初,美國發起了銷售攻勢,將英國擠出了日本市場——美國反應堆的造價更便宜,發電能力更強。東海村的第二座反應堆由美國通用電氣公司供貨,于1978年11月并網。
通用電氣公司賣給日本的反應堆是最早由芝加哥大學阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)研發的沸水反應堆(Boiling Water Reactors,簡稱BWRs)。對比三里島核電站運行的里科弗壓水反應堆,二者最主要的差別在于沸水反應堆的構造更簡潔。三里島的壓水反應堆有兩套冷卻系統,或稱冷卻回路,一回路使用的是加壓的水,二回路使用的則是普通的水。加壓水在反應堆堆芯內加熱,將熱量傳遞給二回路中的水,產生蒸汽以驅動渦輪機。沸水堆則只有一個冷卻回路——反應堆將通過堆芯的水變為蒸汽,驅動渦輪機運轉。

當地時間1979年3月28日,美國賓夕法尼亞州,三里島核電站發生泄漏事故,圖為一號反應堆的頂部。
三里島核電站的混凝土安全殼曾避免事故升級為更嚴重的核災難,設計簡潔的沸水反應堆則無需建造這一類型的安全殼,從而節省了大量的建造費用。事實上,為沸水反應堆建造三里島式的混凝土安全殼也不現實:為了簡化建造程序、去除大量不必要的管道,設計師在反應堆容器上部安裝了汽水分離器和蒸汽干燥器,這使得反應堆的高度達到了18米。切爾諾貝利和蘇聯其他核電站的RBMK之所以無法建造安全殼,也是出于同樣的原因。不過,為了確保沸水反應堆的安全性,設計者將反應堆放置在2.5厘米厚的“馬克I型”(Mark I)鋼制安全殼中。這種安全殼在性能上曾存在重大缺陷,他們改進了設計,認為問題得到了解決。
相較于西屋電氣公司在日本市場主打的壓水反應堆,通用電氣公司的沸水反應堆建造更簡易,造價更低廉。兩家公司在日本展開了銷售競爭,通用電氣的優勢在于起步早、價格低。1963年11月,在東京以西約322公里的日本海海岸,敦賀核電站開始建造第一座由通用電氣公司研發的商用沸水反應堆。1970年3月,該反應堆達到臨界狀態。1967年2月,相隔不遠的美濱核電站開始建造另一座沸水反應堆。1970年11月,該反應堆并網。當時日本的電力產業正在蓬勃發展,如果有人想要選擇核電,那么通用電氣公司的沸水反應堆是不二之選。1970—2009年,日本共建造了30座沸水反應堆和24座壓水反應堆。
福島第一核電站就是日本首批建造并運行通用電氣公司沸水反應堆的核電站之一。1967年7月,該核電站6座反應堆中的第一座于本州島太平洋海岸、東京東北方向約225公里的大熊町和雙葉町之間的位置開始建造。1971年3月,第一座反應堆實現并網,這對福島縣政府來說無疑是喜事一樁。自1958年起,福島縣政府就開始游說,力爭在該地區建造核電站,以促進當地的經濟發展。日本最大的民營電力企業東京電力公司(Tokyo Electric Power Company,簡稱東電或TEPCO)同樣十分欣喜,因為福島沸水反應堆是它冒險進入核工業領域的初步嘗試。
福島第一座沸水反應堆的總裝機容量僅為460兆瓦,但這只是一個開始。到1979年10月,福島第一核電站又建造了5座反應堆,其中功率最大的反應堆總容量達到了1000兆瓦。核電站總功率達到了4700兆瓦電力,發電能力在世界范圍內可以排到第15位。1981—1986年,東電在附近的福島第二核電站建造了4座沸水反應堆,在接下來的10年間,又在全球最大的核電站——柏崎刈羽核電站建造了6座沸水反應堆。日本需要更多的電力,東電能夠承擔供電的重任。
將通用電氣公司的核技術帶到福島,離不開許多人的幫助,名嘉幸照便是其中之一。他是通用電氣公司的核工程師,后來又出任一家公司的社長——這家公司后來成為東京電力公司的承包商。同他的祖國日本一樣,對于美國的核技術,名嘉幸照也經歷了一個從最初抗拒到最終接納的轉變,這個過程中充滿了各種意想不到的曲折。名嘉幸照生在一個漁民家庭,從小在沖繩島長大,期間參與過學生運動,反對美國在島上駐軍并部署核武器。有了這些經歷之后,他決心離開沖繩。后來,他成為一名海軍工程師,在世界各地漂泊。一位前美軍核潛艇艇員勸說他到通用電氣公司工作。名嘉幸照決定試一試,便接受了通用電氣公司的培訓,成為一名沸水反應堆操作員。
1973年,名嘉幸照來到了東電管理的福島第二核電站。“我把一本通用電氣公司的培訓手冊譯成了日文,這也是東電沸水反應堆培訓中心的第一本培訓手冊。”名嘉幸照回憶道。“見識過世界各地的情況后,”他繼續說,“我相信,對于資源貧瘠的日本來說,核能會是唯一的能源。我為自己的工作感到自豪。”但他在東電工作期間,注意到公司的管理風格和企業文化發生了一些變化。他回憶說:“在20世紀70年代,有很多東電的工程師都在核電站廠區工作。”他很喜歡和管理層一起開會或討論,一名公司副社長還經常來廠區視察。但后來,情況發生了變化。“從20世紀80年代以后,”名嘉幸照回憶道,“東電就將核電站的運營交給了承包商和制造商。顯然,他們認為只有管理效率才是需要優先考慮的。”

當地時間2010年9月18日,日本福島第一核電站。
不過,最大的變化是對待反應堆安全的態度。就像當年切爾諾貝利核電站的氣氛一樣,對他們來說,完成生產目標要優先于安全性方面的考慮。名嘉幸照記得,1988年底,一個水泵的葉輪葉片發生了破裂,使得一片金屬落入了反應堆堆芯,水泵的振動也更加劇烈。于是,名嘉幸照建議管理層降低輸出功率。“有人告訴我,現在正值年底,降低輸出功率是不可能的。”他回憶道。管理層關心的是完成年度生產目標。名嘉幸照十分擔心會發生事故,甚至一度失眠,直到1989年1月反應堆停堆他才如釋重負。這座反應堆經過大半年的維修,在反核活動家和當地反核支持者抗議的聲浪中重新啟動。在與抗議者的見面會上,負責該反應堆的主管竟然中途退出了會議。“我們……被寵壞了,因為我們掩蓋了事故信息,逃避了來自公眾的壓力。”名嘉幸照回憶道。
2002年,一則重磅丑聞曝光,稱東電員工早在1977年就開始偽造安全報告,沒有進行安全檢測就提供虛假信息,還在報告中掩蓋存在的問題,虛假報告的次數不下200次。東電的會長、社長和一名副社長被迫辭職。對此事的內部調查由62歲的公司高級主管勝俁恒久負責。調查結束后,他升任東電的社長。以思維敏銳著稱的勝俁穩步升至公司領導層,于2008年從社長升任會長。
勝俁和新任社長清水正孝一道竭盡全力整頓組織,完善安全標準和企業文化。東電旗下的反應堆經歷了更多次的停堆檢查,清晰地表明公司渴望洗心革面、重新開始。2007年,東電管理的柏崎刈羽核電站因地震而發生放射性物質泄漏事故;之后國際原子能機構還發出警告,聲稱福島第一核電站不符合新的抗震安全標準。作為回應,2010年,勝俁和清水建立了一個應急控制中心,可在重大地震災害中充當應急指揮部。
但達到新的安全標準之后,東電就止步于此。根據設計,核電站能承受不超過7.0級的地震,而東電并未采取任何措施來提升核電站其余部分的整體抗震性能。另一個從未解決的重要問題是如何應對可能發生的大海嘯。同日本其他核電站一樣,福島第一核電站也建在了海邊,這樣就不必建造成本高昂的冷卻塔,能節省一部分費用。作為替代措施,他們將混凝土管道引入大海,用海水冷卻反應堆產生的蒸汽,待其冷凝為水,再次供反應堆加熱。但問題就在于有發生大海嘯的可能性。
如同日本所有的核電站一樣,福島第一核電站設有消波塊和很高的防波堤,以防海水侵入,防波堤的高度接近5.7米。不過,日本原子能安全保安院(Nuclear and Industrial Safety Agency)認為這還不夠,并于2006年向東電發出警告,認為海嘯有可能切斷核電站的外部供電。2008年,東電的內部專家得出結論,浪高超過15.7米的海嘯就可以越過防波堤,淹沒核電站。勝俁并未意識到這個問題的嚴重性,只是決定再研究一下。“公司大部分人都認為不可能發生重大海嘯。”勝俁后來說道。

當地時間2011年3月13日,日本福島第一核電站2號機組發生爆炸。(視頻截屏)
對勝俁、清水及公司其他管理人員來說,他們的“研究”在2011年3月11日下午2點46分戛然而止,因為在距日本東海岸約120公里的太平洋海域,發生了矩震級高達9.1級的大地震。
這次地震被稱為“東日本大震災”,是由太平洋板塊和北美洲板塊之間的擠壓運動所致。太平洋板塊的面積約有1.03億平方公里,承載著太平洋;而北美洲板塊的面積約7600萬平方公里,位于北美洲、和西伯利亞部分地區之下。數百萬年來,兩大板塊始終在移動。太平洋板塊會俯沖到北美洲板塊之下,以每年超過一米的速度將加利福尼亞拉向日本。通常情況下,板塊運動都十分緩慢,不會驟然大幅度移動,但板塊之間的某些部分偶爾會相互擠壓。為了釋放相互擠壓所產生的壓力,板塊會突然移動,形成可引發海嘯的地震。
日本恰好位于兩個板塊的交界處,這個島國每年發生的有感地震接近1000次。有時候板塊運動的幅度更大,比如2011年3月11日發生的地震就是千年一遇的特大地震。那天,太平洋板塊沉積千年之久的擠壓力突然釋放,并向西(也就是日本方向)一次性移動了將近40米。3分鐘內,本州島向東移動了8—20厘米,更靠近加利福尼亞,使得地軸偏移了10英寸之多(3米多一點)a。此次地殼運動發生在太平洋海底以下29公里處,釋放了極大的能量。
這場最初測定為矩震級8.9級的地震是日本歷史上最大的一次地震,整個日本群島均有震感。地震產生的震動和脈沖持續了3分鐘以上。這次地震引發了巨大的海嘯。如普通的海嘯一樣,此次海嘯有三波巨浪。第一波速度較快,但能量和破壞性相對較低;第二波威力更強、破壞性更大;最晚到來的第三波則最具破壞力。大部分海浪和驅動海浪的能量被引至開闊的海洋中,在海浪抵達北美洲西海岸之前,它的強度已經大幅度降低,但日本東海岸最接近震中,受到的沖擊也就最大。由于地震發生在日本近海距海岸約70公里處,第一波海浪不到10秒就抵達了群島。這只是警告——速度更慢但破壞力更強的海浪即將到來!這是日本有史以來人員死傷最慘重的一次海嘯,共有15899人死亡,還有2529人失蹤,6157人受傷。而這次海嘯中最大的“受害者”當屬福島第一核電站。
(本文選摘自《原子與灰燼:核災難的歷史》,[美]沙希利·浦洛基著,李雯露、王梓誠譯,廣東人民出版社即刊。經授權,澎湃新聞轉載。)





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