為何談「核」色變？核電的歷史與未來
撰文：畢競悅
《東方歷史評論》微信公號：ohistory
近一段時間，圍繞著核電站、核廢料處理的爭論引起了眾多關注。人們為何談核色變？對此不妨回顧一下核電的歷史。
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從「核」到電
丹麥物理學家尼爾斯·玻爾是最早呼籲和平利用原子能的人之一。在二次世界大戰期間，他曾遭到德國納粹迫害而逃離祖國，後參與了製造原子彈工作。在大多數政要把精力集中在戰爭之上時，玻爾卻極力主張限制製造和使用原子彈，和平利用原子能。
1944年4月，玻爾專程乘機到英國回見丘吉爾。但5月16日才得到會見，二人話不投機，半個小時，玻爾沒來得及說太多話，結果不歡而散。
7月3日，玻爾又向當時的美國總統羅斯福遞交了備忘錄。一個多月後，羅斯福會見了玻爾，兩人相談甚歡，羅斯福同意玻爾的意見，並表示再次與丘吉爾會晤時，將討論原子能問題。
玻爾
1945年4月12日，羅斯福病逝。1945年8月6日和9日，美國在日本廣島和長崎投下了兩顆原子彈，造成幾十萬人傷亡。8月11日，玻爾在英國《泰晤士報》上發表文章，公開反對原子武器，從此和任何原子武器的製造斷絕關係。
戰爭結束後，原子能的和平利用取得進展。1950年，蘇聯政府通過了建造核電站的決議。1951年，美國研製成一座鈉冷快中子反應堆，並把反應堆與發電機連在一起，發電機發出了電，但功率太小，只有200千瓦，不能算核電站。
核能是原子核發生裂變或聚變反應時產生的能量。核能是一種高能量的新能源，比如1千克鈾可供利用的能量相當於燃燒2050 噸優質煤。目前人們開發核能的途徑有兩條：一是重元素的裂變，如鈾的裂變；二是輕元素的聚變，如氘、氚、鋰等。輕元素聚變基本沒有輻射，但是尚處於研發階段，沒有商業化。人們對於核輻射的擔憂主要針對重元素的裂變。核產業鏈包括動力核技術和非動力核技術兩大領域。核資源的動力技術最常見最廣泛的應用領域是核電產業。核資源的非動力技術運用主要包括輻射加工、腫瘤治療、「三廢」處理等。其中最核心的是核電。
1954年，蘇聯建成了第一台真正併網發電的核電站，地點在奧布寧斯克，功率為5000千瓦，利用濃縮鈾為燃料，採用石墨水冷堆。
1954年，美國做出發展民用核動力的決策，國會通過《原子能法》，允許私人企業經營核工業。
20世紀60年代，隨著核電站技術的成熟，核電相比其他能源已具有一定的經濟競爭力，核電迎來了「一窩蜂式」的發展。
1963年，在新澤西州牡蠣灣核電站投標中，美國通用電氣公司竟以建設單價130美元/千瓦，發電廠成本0.405美元/千瓦·時中標，成本比當時火電的0.434美元/千瓦·時還低。
1960年代中期，世界的核電站一窩蜂上馬。特別是1973 年中東戰爭後，資本主義世界石油危機達到高峰時期，各工業國家紛紛大建核電站，世界核電發展也達到了高峰。到1976年，全世界核電站裝機容量突破1億千瓦。
2
1979年，第一次反核高潮
正當核電站蓬勃發展之時，1979年美國三里島核電站發生特大事故，引起了反核高潮。
三里島核事故是由一系列人為操作失誤和機械故障的不斷疊加造成的。在事故發生（1979年3月28日）的幾天前，工人在檢修後，沒有把「事故系統閥門」打開，導致這一系統工作後，不能向二迴路注水。於是，二迴路的水不再循環，使一迴路冷卻水攜帶的堆內裂變的熱量傳遞不出去，堆內的溫度和壓力升高。這時反應堆自動停止「反應」（即停堆），泄壓閥自動打開，放出堆內部門汽水混合物。
這又出現了第二個導致事故的因素：當反應堆內壓力降到正常時，卸載閥因為放障，未能自動回到原來狀態，堆芯內冷卻水繼續外流，壓力降到正常值一下，應急冷卻系統自動投入工作，向堆芯注水。
接著又出現操作人員的操作失誤。操作員是個剛剛從反應堆訓練學校出來的、沒有處理這類事故能力的高中畢業生。操作員未能判斷出泄壓閥出了故障，反而把應急冷卻系統關掉，停止向堆內注水，使小故障變成大事故，造成堆芯暴露在蒸汽中。雖然停堆了，餘下熱量得不到冷卻，部分燃料元件包殼溫度過高而燒穿。
又因為設備維修不好，使事故擴大：安全殼內排污管道失修，從堆內流出的放射性污水進入安全殼外沒有密閉的輔助廠房。這些污水在輔助廠房內蒸發，具有放射性的蒸汽和氣體從通風系統溢出，使周圍放射性劑量加大。
幾十萬加侖的冷卻水衝出加壓器達數小時之久，75%的堆芯暴露達1小時之久，2次失水事故達12小時。
由於事故是在人們沒有任何察覺的情況下發生的，所以很多科學家和工程師花了好幾個月才確定到底發生了什麼。
三里島核電站
三里島核事故是核電歷史上第一次重大核事故，直接損失達10億美元，間接損失估計超過20億美元，但由於反應堆有幾道安全屏障，沒有一人傷亡。周圍大塊地區只是被短壽命同位素污染，所以疏散的居民很快就返回來了。核電站附近80公里內的300萬人，由於事故引起放射性增高，平均每人受到照射為0.012毫希，但這個數值只相當於一次X光透射受到的輻射的幾十分之一。
然而，作為歷史上第一次核事故，在媒體的推波助瀾下，三里島核事故造成極大震動，加深了民眾對核能的恐慌，在世界範圍內形成了反核高潮。
3
核電夢魘：迄今無人敢靠近的廢城
與三里島核事故相比，切爾諾貝利核事故危害嚴重，直到今天，切爾諾貝利依然是座廢城，無人敢靠近。
切爾諾貝利核事故的發生有一部分原因是設計缺陷，有一部分是人為因素。這個核電站共有4個反應堆，每個堆發電功率為100萬千瓦。1986年4月25日1點00分，4號反應堆操作員根據停堆檢修計劃，開始降低反應堆的運行功率，並切斷了反應堆事故冷卻系統。這正值周末和五一前夕，基輔動力公司調度員不同意現在把反應堆停下來，結果使反應堆在沒有冷卻系統下運行。
本來，在停堆前借這個機會進行「惰轉」實驗，並沒有什麼特別的，目的是在停堆過程中對汽輪發電機進行實驗，測一些數據。但是操作員未操作好，結果一下子使反應堆功率下降到幾乎為零（正常操作應是逐漸降低），為了更快遞完成實驗，又把石墨棒提升起來。石墨棒是控制棒，控制反應堆裂變的程度。按規定，反應堆內控制棒最低應保持30根，少於30根需總工程師批准，但任何情況，絕對不允許少於15根。可是他們把控制棒抽得只剩6-8根。
本來，反應堆來由自動保護系統，只要反應堆的溫度、壓力、功率增長速率超過警戒值，反應堆會自動停堆，保證安全。但是，他們為了方便，防止在實驗中保護系統而自動中斷實驗，4月25日14時就把本來不算多的安全保護系統大多關斷了。
就這樣，反應堆在沒有冷卻系統、沒有安全保護系統和違反正常規定的條件下運行。結果是，反應堆中蒸汽急劇增加，熱量傳不出去，燒壞了燃料棒，熱量使載熱劑激烈沸騰，進入被毀壞的燃料顆粒中，管道中壓力上升。
1點23分40秒，4號動力機組值班主任發現了事故的嚴重性，命令反應堆管理處主任工程師按最有效事故處理辦法，控制棒下落。但幾秒鐘後，聽到碰撞聲。操作員看到安全棒停止不動，立即把拖動控制棒的拖動裝置聯軸節斷掉，想讓控制棒以自身重量使之下降，但控制棒仍不動。其實，這已經晚了，控制棒即使下降到反應堆中，中子已太多，也控制不了反應堆的聚變了。
23分48秒，第一次產生熱爆炸。三四秒鐘之後又產生了第二次爆炸。爆炸使反應堆金屬構件移位，全部高壓管被毀，反應堆廠房倒塌。堆內石墨和核燃料飛出堆外，產生大火，火焰高達30米。
幸運的是，附近的居民正在家中睡覺，沒有受到爆炸時放射微粒和氣浪的傷害。
爆炸4分鐘後，14人組成的護衛核電站軍事化消防隊執勤人員趕到現場進行滅火。7分鐘後，核電站所在的普里皮特城的消防隊趕到現場。用了一個多小時，基本把大火撲滅，防止了大火蔓延到其他反應堆，避免了更嚴重的爆炸發生。但許多人受了燒傷或強輻射的照射被送進醫院。
事故發生時核電站共死亡2人，事故後不久又死亡29人。救災中有300人受到傷害而住進醫院，其中203人得了急性的輻照綜合症。由於事故，放射性物質大量排放，形成嚴重污染。4月27日開始，疏散了30公里半徑以內的居民13.5萬人。專家估計，這一事故在70年內將引起2.4萬人患癌死亡。到1987年，處理切爾諾貝利核事故的直接開支達40億盧布（合60億美元）。
切爾諾貝利核事故是核電歷史上最為嚴重的一次核事故，也是人類歷史上最為嚴重的一次工業事故。切爾諾貝利核電站的技術在事故之後被逐步淘汰，目前已全部淘汰，現有的核電站不會再發生類似的事故。
4
「天災」：福島核事故
如果說，三里島核事故與切爾諾貝利核事故主要是由「人禍」導致的，那麼福島核事故則主要由「天災」導致。
2011年3月11日14時46分，日本發生了9.0級大地震，震源深度約25公里(15英里)，震中位於仙台以東130公里(81英里)的海域，在東京東南約372公里。這次地震造成東北海岸四個核電廠的共11個反應堆自動停堆(女川核電廠1、2、3號機組；福島第一核電廠1、2、3號機組：福島第二核電廠l、2、3、4號機組和東海核電廠2號機組)。地震引發了海嘯，海嘯浪高超過福島第一核電廠的廠址標高14米(45英尺)。
地震發生之前，福島第一核電廠6台機組的中1、2、3號處於功率運行狀態，4、5、6號機組在停堆檢修。地震導致福島第一核電廠所有的廠外供電喪失，三個正在運行的反應堆自動停堆，應急柴油發電機按設計自動啟動並處於運轉狀態。地震引起的第一波海嘯浪潮在地震發生後46分鐘抵達福島第一核電廠。海嘯衝破了福島第一核電廠的防禦設施，這些防禦設施的原始設計能夠抵禦浪高5.7米的海嘯，而當天襲擊電廠的最大浪潮達到約14米。海嘯浪潮深入到電廠內部，造成除一台應急柴油發電機之外的其它應急柴油發電機電源喪失，核電廠的直流供電系統也由於受水淹而遭受嚴重損壞，僅存的一些蓄電池最終也由於充電介面損壞而導致電力耗盡。第一核電廠所有交、直流電喪失。
海嘯及其夾帶的大量廢物對福島第一核電廠現場的廠房、門、道路、儲存罐和其它廠內基礎設施造成重大破壞。現場操作員面臨著電力供應中斷、反應堆儀控系統失靈、廠內廠外的通訊系統受到嚴重影響等未預計到的災難性情況，只能在黑暗中工作，局部位置變得人員不可到達。事故影響超出了電廠設計的範圍，也超出了電廠嚴重事故管理指南所針對的工況。
由於喪失了把堆芯熱量排到最終熱阱的手段，福島第一核電廠1、2、3號機組在堆芯餘熱的作用下迅速升溫，鋯金屬包殼在高溫下與水作用產生了大量氫氣，隨後引發了一系列爆炸。
爆炸對電廠造成進一步破壞，使操作員面臨的情況更加嚴峻和危險，現場的搶險救災工作愈加困難。由於現場工作環境非常惡劣，許多搶險救災工作以失敗告終。
2011年3月12日，日本經濟產業省原子能安全和保安院宣布，受地震影響，福島第一核電廠的放射性物質泄漏到外部。2011年4月12日，日本原子力安全保安院將福島核事故等級定為核事故最高分級7級（特大事故），與切爾諾貝利核事故同級。
福島核事故已經過去了三年，但當時電視上可怕的畫面相信很多人還歷歷在目、心有餘悸。9級地震加15米海嘯，這是核電站有史以來遇到的最為嚴峻的挑戰。
5
為何談核色變：幾率小但危害大
在核電發展的過程中，共發生了三起重大事故，即上述1979年發生在美國的三里島核事故，1986年發生在前蘇聯(現烏克蘭)的切爾諾貝利核事故和2011年發生在日本的福島核事故。幾十年中只有三次重大事故，可見事故發生的頻率並不高。但在事故的陰影下，人們往往「談核色變」。
三里島核事故發生後的第五天，當時的美國總統卡特與夫人到三里島視察，在現場逗留38分鐘。1979年9月6日，英國首相撒切爾夫人到唐瑞研究所視察，站在唐瑞示範快堆頂上拍照，以表明英國反應堆是安全的。
1975年，美國的拉斯姆森教授，花了幾年時間，用去400萬美元，領導百餘人分析了核電站事故的可能性，認為，反應堆「熔化」事件的可能性微乎其微，不會比一個流行打中一個大城市的機會高。這份報告認為，美國人死於核事故的概率比死於汽車車禍的概率小7.6萬倍。
隨著發展，核電站的安全性日益提高，但三起重大核事故說明，再嚴格的硬體條件也難以避免天災人禍造成的意外。核電發生事故的概率很低，不過一旦事故發生，後果就極其嚴重，屬於典型的風險概率低、危害後果大的項目。對於這種項目，人們往往比對風險概率高、危害後果小的項目（比如汽車車禍）更加恐懼，從而導致政府規制措施的加強。
2013年的進行了一次全球調查顯示。在調查的六個國家（中國、美國、澳大利亞、南非、德國、印度）中，對於幾種主要能源的支持程度，太陽能、風能、水能均排在前列，化石能源中的較清潔能源天然氣緊隨其後，而核能、石油和煤炭均排在後三名，不過在具體排名上略有差別。核能在美國、澳大利亞、南非、德國均排在最後一名，在印度排在倒數第二名，在中國排在倒數第三名。可見，這次調查的受訪者都偏愛清潔且安全的能源。核能雖然清潔，但是人們卻由於某種恐懼心理而不大支持核能。
當然，這次調查的受訪者並非都是專業人士，對本國能源的賦存情況、開發利用成本、技術水平等因素不會過多考慮。不過，公眾這種印象式的理解同樣可能影響到政策的制定。
此外，人們會對近期發生的風險更為關注，從而直接影響政策的制定。福島核電站事故發生後，德國，瑞士和義大利三國相繼宣布棄核，德國和瑞士更是制定了明確的時間表。作為對於德國政府棄核政策的響應，德國西門子公司也宣布將不再建造新的核電站，亦不會再簽訂任何為核電廠融資或者是作為核電廠建設總承包商的新合同。中國政府也暫停批准核電項目。實際上，近來中國的核電項目扎堆上馬是早有的方案，只是因為福島核電站事故而擱置到了今天。
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德國經驗：預防主義
核電的最大優點是清潔，溫室氣體排放量接近零。核電的主要環境風險在於熱島效應和核廢料處理。
核電站的熱島效應嚴重。以一座500萬千瓦的核電站為例，發熱量是1500萬千瓦，散熱約1000萬千瓦。所以核電站一般建在海邊，有利於散熱。在內陸，這些熱都要通過冷卻塔蒸發水帶走。這麼大的發熱量，一秒鐘的蒸發量是6噸多，一年是2億噸，相當於一座百萬人口大城市一年的居民用水量。
核電站退役後的核廢料處理是一個難題。目前世界上公認的最安全可行的核廢料處置方法為深地質處置方法，即將高放廢料保存在地下深處的特殊倉庫中永久保存。目前只有芬蘭等極少數國家建立了深地質處置庫。
核電有優勢，但也有短板，在直觀感受上，核電更易被民眾所反對。面對這樣一種事物，該採取什麼態度呢？棄核的德國選擇了預防主義原則。
預防原則就是要求決策者對不確定的風險保持關注的一項原則。在環境保護領域，預防原則是指在沒有科學證據證明人類的行為確實會發生環境損害的情況下，依然要求國家和社會採取預防措施，防止可能的損害的發生。
預防作為一項法律原則，首先出現在環境保護法中。瑞士於1969年制定的《環境保護法》中規定了風險預防原則。此後，20世紀70年代初期，德國在治理空氣污染方面也提出了風險預防的概念(Versouge prinzip)。這一概念要求盡量避免可能對環境造成損害的長期規劃，應通過廣泛研究，及早發現項目對健康和環境的危險，並在得到結論性的科學證據之前採取行動。1992年聯合國環境與發展會議簽署的《里約環境與發展宣言》「序言」第15原則規定：「為了保護環境，各國應按照本國的能力，廣泛使用預防原則。遇有嚴重或不可逆的損害威脅時，不得以缺乏科學充分確實證據為理由，延遲採取符合成本-效益的措施防止環境惡化。」
現代科學技術和工業帶來的環境損害有時非常巨大且具有不可逆性，相比損害以後再進行事後恢復的救濟方案，國際社會傾向於認為「防患於未然」的事前預防是更有益的方法。德國棄核就體現了這種預防的態度。德國的核電技術相對發達，自核電開始啟用以來，並未出現過核泄漏問題。目前，德國用電總量中有1/4來自核電。但是德國人依然認為，預計到不良後果的項目，應堅決禁止。
德國的態度與德國環保運動的發達密不可分。當代德國是一個社會的（sozial，意為福利的和民主社會主義的）、綠色和平主義的國度。德國綠黨是當今世界各國最早成立並且影響最大的綠黨組織。綠色和平主義在1970年代的聯邦德國興起，1980年全國性的綠黨成立並參加議會選舉，1983年綠党進入聯邦議會，1993年與原東德地區的「聯盟90」政黨合并，1998年與德國社會民主黨聯合組閣成為執政黨，2005年之後在野。可以說，德國是全球綠色環保主義最堅固的堡壘。
各國發電方案的選擇涉及諸多經濟、社會和技術約束條件，關係到經濟增長、就業、物價水平、社會公平、消除貧困等諸多問題。但無論如何應以不造成不合理的環境危害為底線。所謂不合理的環境危害，即通過綜合考慮經濟、社會以及環境方面的成本與利益，估價出的對人類或環境所造成的任何不合理風險。
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