闲话核灾难真相 兼谈中国核电现状

之一
（2011-03-15 13:35）
今天看到日本的福岛第一电厂，终于接近全面核融化了。首先要说明的是，这次的核子大灾难，不仅仅是天灾，而是人祸。
日本核工业的信用本来就非常差，之前的二十来年，发生了至少三到四次核事故，但都被利益集团，加上日本的政府和媒体，一起给捂盖子捂住了。这几天逐渐透露出来的不完全的信息，其实后备的柴油发电机并不是被海啸给灭掉了。而是在设计中，这些反应堆的备用电力交换器，就是当正常电力失常之后，后备电力转换上来的设备，是建在最低点的。而日本用来保护这些电力设备，靠的是防水墙。结果地震之后，防水墙裂了，海水就灌了进来。所以后备发电机运作了不到1个钟头，在海啸还没有冲来的时候，就已经挂掉了。这之后，靠消防车直接往反应堆里面灌水，因为温度很高，而且压力大，这种做法已经被不少核子专家质疑，是否有用。不过大家，都不好意思公开宣称无用，以免引起不必要的恐慌。在这个时候，海水进去，马上就蒸发，就必须另一头放含有核辐射的蒸汽出来，减低压力，以便于更多的海水打进去。这个是发生在一号堆和三号堆的事情，就是虽然发生了氢气爆炸，但是还没有迫在眉睫的危险。可是二号堆，就没有这么幸运了。一个泄漏蒸汽的阀门失灵了，导致海水进不去。另一个可能，就是这个堆的底部已经有了裂口，导致海水泄漏出来，水平面上不去。
总而言之，二号堆恐怕是已经全部溶解了，日本已经开始撤退抢险人员。这么看来，其他两个堆，没有人抢救，也会全部溶解。最要命的是，日本人采取了燃料，不是大家通用的铀，而是铀和钚混合体。这样做，增加了安全危险。其实这也是日本一直灭而不宣的“和平核能”政策，就是通过所谓和平的利用核能，日本名正言顺地生产和储存了可以制造几千颗原子弹的钚，再加上日本的技术，可以快速地安装原子弹，用来制衡它认为有威胁的国家。
其实说到底，日本人的这种算盘，和伊朗现在干的事情，是差不了太多的。当然主要区别，就是人家伊朗人选择的地方，可不是强地震地带，也不是强海啸地带。而现在这几个反应堆出现彻底融化之后，会对日本东京地区带来什么样的核辐射影响，是一个令人担心的问题。
谈到这个问题，自然不能回避中国的核安全问题。
中国现在运行的核电站有两个，一个是在广东的大亚湾，其实是两个核电站。一个是大亚湾的两个机组，一个是岭澳的4个机组。这些机组采取的是法国的压力堆和英国的常规岛设备，是属于三代核电技术，比日本这次出事情的二代要安全不少，毕竟是经过了美国三里岛和苏联切尔诺贝利的事故之后，大家吸取经验，进行了改进。另一个是在浙江的秦山核电站，是中国利用的压力堆的技术自己研发的。现在进行建设的，就有山东位于青岛北部的海阳核电站两个机组，和浙江唯一宁波南部的三水核电站两个机组。这四个机组，是用了美国的西屋的AP1000技术，是属于三代半的技术。另外就是位于广东台山的两个机组，是用了欧洲的EPR技术，也是最先进的三代半。
中国的核电站，选址和日本非常不同，是绝对不能在地震带上面。其次就是因为太平洋岛链的屏蔽作用，中国沿海基本上没有太大的海啸威胁。不过话也不能说得太满。俺自己的估计，现在中国已经运行和正在建设的核电站，估计没有考虑到飞机撞击的因素，而这个因素，其实应该好好考虑。毕竟自从美国的911事件之后，劫持民航机，来撞你的核电站，是一个非常现实的安全隐忧。如果借助这次日本核辐射的事件，引发中国政府对此的重视，当为好事。
之二
（2011-03-15 14:48）
另外在日本的这个核灾难中，大家其实中了调虎离山之计。因为真正危险的东东，并不是核燃料的彻底溶解。当然这个也是问题，但是更要命的是，燃烧过的核废料泄漏，更要命。
美国长岛的布鲁克黑文国家实验室，在1997年的时候，做过核废料泄漏的模拟。得出的结论是，一次严重的单个反应堆泄漏，导致的结果是在500英里的区域内，立即死亡的人数，会达到100人，而最终导致的综合死亡人数，是13万8千人。而整个受到辐射影响的区域，是2170英里，最终的经济损失是5460亿美元。这个研究用的反应堆模型，就是日本现在出事的沸水堆。
日本福岛第一电厂的4、6和6号反应堆，因为维修，在地震发生的时候并没有运作。但是因为这些核废料需要放在水池里面，靠冷却水继续冷却。而这一次，因为整个冷却系统失灵，第四号反应堆的水干了，人家自己发热着火了。因为这个水池，通常是在最高的地方，这一次1、2和3号堆，都发生了爆炸，把建筑物的顶给掀翻了，所以这些核废料都可以直接接触大气。
当然这些核废料多快时间开始发热，也要看数量的多少，和新旧程度。如果比较新的话，那么几天到一个星期，就会变热，然后一个星期后，就危险了。
不过日本人对这些核废料的情况如何，现在是守口如瓶。
注1：本两节原标题《闲话72：自作自受兼害己害人》
之三
（2011-03-16 05:30）
上一篇出来之后，受到了不少读者的质疑，因此这一篇对核电站继续讨论，并更正前面不正确和不准确的说法，毕竟俺和大家一样，都是大老粗，因此同时学习。
首先说一下日本的钚。有读者认为，日本的钚大部分是钚240，不适合用来做核武器。通常的话，当你用铀238这种非常普遍的核燃料来进行反应的话，如果是吸收了一个中子，那就变成了钚239，然后再吸收一个中子，就变成了钚240。那么钚239是做原子弹的好材料。通常如果你的钚之中，只含有7%的钚240，但是含有93%的钚239的话，就是最理想的材料。这个水准，通常称为武器水准。如果钚239的含量，是在80%-93%之间，那么就是燃料水准，低于80%，就是反应堆水准了。那么从钚239到钚240之间的产生方法，其实没有多大区别。主要就是你燃烧的充分度如何。你燃烧得越充分，变成钚240就越多。而燃烧得不充分，那么变成钚239就越多。
当然如果你的目标，是要产生电力，那么当然是越充分越好。而如果你的目标，是要产生核燃料，自然就不要那么充分，这个不是太难以理解的事情。那么就算是在现在的轻水堆里面，如果你出了一个轻微的“事故”，比如说燃料通道受阻了，那么你现在的燃料棒就要提前换了。这个时候，把没有烧完的燃料棒拿出来，再换新的进去，啊，一不小心，居然俺就有钚239了。这个是不小心搞出来的哦，不要怪俺不地道。你懂的。
当然后来美国发明了一个办法，就是俺把钚239加工一下，混到铀里面去，就成了混合燃料，也成为MOX。这样不就解决了问题吗？确实这样放进去一烧的话，那么就把浓度烧得更低，烧到60-70%左右，就更没有可能搞原子弹了。可是这个决定引起了不少反核子扩散的专家的反对。因为本来钚239是作为军事用途，因此其国际监管是很严格的。那么一旦你把它给开发成为民用的商业用途，那么就会带来管理松弛的局面。本来说是，你有多少钚239都是要报案的，现在好了。俺有多少吨不见了，哪去了？哦，混成MOX，运到日本去了。所以从文字上面是很清晰的。可是谁知道你真的把它给混成了MOX？你要是装模作样的运走了，然后人家拿回国，找一个地方偷偷地放起来，然后说，哦，那些MOX，这个星期已经烧掉了。不信？拿一点烧过的东西给你看一看？所以防扩散专家们是很担忧这样的事情发生的。
当然这个还是从其他国家，比如说美国和法国进口MOX的事情。如果人家自己国产化了，你又从哪里去追踪？比如说日本和美国秘密签订的核协定，两国政府几十年来一直都在否认，不是最近在不得不承认，是有那么一个违法日本宪法的东东存在？
所以说日本在地震多发高危险地带、海啸高危害地带，搞出这么多的不安全的核电站，出了解决能源问题，不顺便考虑一下变成一个事实核子武器国家，就是说不用立即有原子弹，但是有足够的核材料和足够的技术，可以一晚上就把核武器装配出来，那才是大傻瓜呢。
当然如果你可以搞得安全一点，大家也无话可说。因为除了你的主子美国之外，也没有谁想着用原子弹砸你。但是你自己搞不安全的核技术，比如说日本的东京电力公司，搞出来的核事故，也不是一次两次，更不是一年两年，倒最后害了自己，还要害别人，就由不得大家要骂你了。而且这一次的1号和3号堆，还可以赖人家海啸（其实不关海啸的事情），那么2号堆和本来没有运作的4号堆，都是人为的最低级的错误，这个不赖你赖谁？
之四
（2011-03-16 10:32）
其实日本选择用的沸水堆，本身设计上安全就有问题。这种设计，叫做Mark 一号，是有美国通用电气公司于1960年代设计出来的。和压力堆的最大区别，就是这种设计的安全壳，远远比不上压力堆。而且在紧急状态下出问题，也是众所周知的事情。这个结论，就是一旦冷却系统出了问题，那么安全壳（Primary Containment Vessel）就会被过热的燃烧棒烧穿。
当时提出这个质疑的专家，叫做Stephen Hanauer，是美国原子能委员会的安全委员。他于1972年建议把这个类型的反应堆给关掉算了，因为其安全太成问题。他的忧虑，是因为这个类型的安全壳太小，而且里面的氢气会爆炸。然后在1980年代中期，大家又开始了鼓噪。另一个专家Harold Denton得出结论，这种类型的反应堆，如果燃料棒熔化的话，90%的机会将爆掉。当然通用电气否认了这个结论，不过在1980年代泄漏出来的1975年的内部公司文件，表明这种安全壳的设计，并没有进行足够的实验，而且通用电气内部的结论，也认为这个设计有问题。
当然美国现在大概有23个这种类型的反应堆，分布在16个核电站。其中一些接近人口中心，比如说新泽西的Oyster Creek，芝加哥的Dresden，和明尼阿波利斯的Monticello等等。不过美国人在自己的专家鼓噪之后，虽然口头上死不认帐，但是还是悄悄地做了多次改进。
这次出了日本这个事故之后，这些核反应堆的命运如何，有待观察。但是就希望美国的紧急处理人员，不能像日本的这次这么脑残才行。
注2：本两节原标题《闲话73：再谈核电站》
之五
（2011-03-17 01:48）
另外在谈到中国的核电站的时候，有些信息不准确，还有一些不完整，这里就更正和补充一下。
中国现在运行的核电站，应该是三处地方，而不是两处。广东的大亚湾核电站和岭澳核电站，因为地理位置差不多，算是一处。这个地方，离主要大城市香港、广州和深圳太近。大亚湾核电站用的是法国M310技术，应该是第二代核电技术。和日本不同的是，中国所有的核电站，都没有用安全性能差的沸水堆，而是用了相对安全的压力堆。这里是两个反应堆，是98.4万千瓦，在1994年并网发电。岭澳有三期工程，第一期两台机组用的是中国自主研发的第二代CPR1000技术。这个技术，也是第二代，不过有时称为二代加，是晚期二代技术。装机容量是99万千瓦，在2004年上网发电。现在在建估计近期要完工的二期，是用了CPR1000的改进型。装机容量是100万千瓦。第三期则差不多要开工，用的是和二期相同技术。
浙江海盐的秦山核电站，则是中国自主开发的第一个核电站。这个电站的问题，也是离大城市上海和杭州太近。秦山也是三期工程，第一期用了是CNP300技术，1个30万千瓦的小反应堆，于1991年并网。因为是第一个核电站，到现在为止，已经大修过数次。第二期工程，是两台改进后的CNP650技术，容量是65万千瓦，于1996和1997并网。算是中型了。然后扩建工程，就是增加两台，可能一台最近已经并网了，另一台大概今年就会上网。从时间段分析，这两个型号，应该都是在早期第二代的技术上开发的。秦山三期，则是引进了加拿大的CANDU 6重水堆技术，两台机组是720万千瓦，于2002和2003年并网。这个技术应该算是第二代的晚期和第二代早期的技。
上次漏掉的，是在江苏连云港的田湾核电站。这个核电站的第一期和第二期工程，是用了俄罗斯的第二代技术AES-91。一期的两台机组，106万千瓦，于2007年并网。二期的两台仍然在建设之中。而第三期的两台，将转用中国自己的CPR1000。
其他在建的，首先是用了AP1000，也被称为三代加技术，在AP600基础上开发。是现在属于东芝，但仍在美国的西屋公司的技术。这个模型，是在中国首次运用，因此引发了不少争论。现在在建的是浙江台州的三门电站（上篇错写成三水）的两台，和山东烟台的海阳电站的两台。这两个核电站比以前有所进步，就是离大城市要远一些了。最近的比较大的城市，是山东的青岛、烟台和浙江的宁波。AP1000，相比于AP600，主要是减少了操作部件。比如说安全阀门，少了一半（就是说出问题机率下降了），水泵少了35%，安全有关的管道少了80%，控制线少了85%，建筑结构小了45%。
大家知道这次日本反应堆碰到的一大问题，就是冷却系统失灵。这个也是核电站必须考虑到最重要问题。就是说在核反应堆关闭之后，你剩下的热量必须靠冷却系统给清理掉，不然的话，核原料在反应堆熔化，你就出大事故了。AP1000用了一个技术，叫做被动冷却系统（Passive Core Cooling System）。这个冷却系统，用了少有30个阀门，在关闭反应堆之后的30分钟内运作。据说这些系统，其电力不依赖于外部电源或者柴油发动机，其阀门不依赖于液压或者气压空气系统。如果一切按照西屋说的那样的话，这个被动冷却系统，可以保持72个钟头的降热功能。这之后，建筑顶上的一个大水箱，就可以继续依靠重力往安全壳里面浇水，保持降温。但是有一个叫做Arnold Gundersen的工程师出来挑刺，说AP1000的安全壳，有问题。他认为这种安全壳设计，中间的混凝土和钢有空隙，会导致生锈。当然这个受到了西屋公司的强烈否认。
前面文章里面谈到了俺对飞机撞击的担忧，是因为在中国三门和海阳会各建设6个机组，但是最先的4台机组，据说没有安全壳加固以防止飞机撞击的设计。这个希望有关部门要澄清一下，如果没有设计的话，应该加进去，毕竟还没有建设完嘛。当然不少读者回帖中谈到了秦山、大亚湾等等核电站，已经考虑到了这个因素。AP1000在美国也会上马14个，分别会在北卡、南卡、乔治亚、阿拉巴马和佛罗里达各州。因此安全因素上，中国和美国是绑到了一起，要是有点瑕疵的话，美国技术就要输给法国的EPR了。
和AP1000竞争的就是法国的EPR，现在在建的是广东台山核电站。这之前，在法国和挪威，也个有一台在建，算是三代加技术。
中国其他在建的核电站，基本上都是中国的CPR1000技术。这些地方，有福建宁德、辽宁大连的红沿河、广东阳江、福建福州的福清、秦山一期位置的方家山。还有就是AP1000的湖北咸宁。
总之，中国的核电厂在选址上面，比日本要安全得多。而且有后发优势，选择的类型也比日本要好。当然，不是说，中国就可以放开胆子，像日本人那样不要命地胡来和乱来。如履深渊，应该是中国核工业企业的基本态度。要相信技术，但不迷信技术。