核能一直是最清潔和最有效的發(fā)電方式之一。然而，1979年美國發(fā)生的三里島核事故，1986年蘇聯(lián)發(fā)生的切爾諾貝利核事故和2011年日本發(fā)生的福島核事故——這三起重大核事故使公眾對(duì)核電的安全性產(chǎn)生了巨大的懷疑。

每一起事故都涉及機(jī)械故障和/或人為失誤，但其中還有更深層、更根本和更麻煩的原因。

我們簡(jiǎn)述導(dǎo)致這些災(zāi)難性事件的管理、監(jiān)管和設(shè)計(jì)因素，希望讓人們更好地理解事故的根本原因，避免核工業(yè)未來發(fā)生同樣的悲劇，同時(shí)確保政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)的獨(dú)立性。

只有這樣，公眾才能相信，該行業(yè)已經(jīng)從過去的失誤中吸取了教訓(xùn)，創(chuàng)造了核電可持續(xù)發(fā)展的安全文化。

1.三里島核事故：機(jī)械故障、操作失誤和管理缺陷。

(機(jī)械故障)三里島核事故是從該電站的1號(hào)機(jī)組壓水堆機(jī)械故障和一系列人為操作失誤開始的。

事件發(fā)生于1979年3月28日，當(dāng)時(shí)，反應(yīng)堆二次冷卻系統(tǒng)的給水泵發(fā)生故障，導(dǎo)致冷卻水無法進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，進(jìn)一步導(dǎo)致反應(yīng)堆自動(dòng)停堆。

隨著主冷卻系統(tǒng)中溫度和壓力的增加，“先導(dǎo)控制安全閥”(PORV)打開，釋放多余的壓力。在PORV的設(shè)計(jì)中，當(dāng)壓力下降到適當(dāng)?shù)乃綍r(shí)自動(dòng)關(guān)閉，但當(dāng)時(shí)它沒有關(guān)閉，讓所有蒸汽全部逸出。

(操作失誤)然而，控制面板顯示，閥門已關(guān)閉，因此操作人員沒有意識(shí)到核電站實(shí)際正在發(fā)生的冷卻劑溢出事故。冷卻劑溢出導(dǎo)致溫度升高，在高溫環(huán)境中，鋯合金燃料包殼與蒸汽發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣。

由于反應(yīng)堆正在關(guān)閉，操作人員關(guān)閉了冷卻劑泵，導(dǎo)致應(yīng)急冷卻水自動(dòng)泵入反應(yīng)堆容器。由于沒有儀器顯示，操作人員不清楚一回路系統(tǒng)內(nèi)的水位，因此他們停止了緊急冷卻水循環(huán)，以避免反應(yīng)堆容器可能出現(xiàn)的過壓。

PORV持續(xù)泄漏，導(dǎo)致反應(yīng)堆堆芯水位下降，堆芯過熱，約三分之一的燃料已經(jīng)熔化，并釋放出“少量”輻射——不會(huì)嚴(yán)重危害健康的程度。幸運(yùn)的是，反應(yīng)堆容器一直保持了完整。

除了核電站的機(jī)械問題和操作人員的失誤之外，總統(tǒng)委員會(huì)在三里島事故中發(fā)現(xiàn)，三里島核電站和美國核工業(yè)的管理缺陷也是事故的原因。操作人員培訓(xùn)不足，操作程序“非常混亂”，特別是在緊急情況下的應(yīng)對(duì)操作。而且不重視經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，“以前事故的教訓(xùn)并沒有給操作人員帶來新的、明確的指示”。

(缺乏經(jīng)驗(yàn)反饋)其實(shí)，在美國發(fā)生的其他事件也已經(jīng)預(yù)示到了三里島電站的機(jī)械故障問題，但由于缺乏通信交流，三里島未能獲取和充分分析有關(guān)安全問題的信息。所以，實(shí)際上的三里島核電站，預(yù)先并沒有發(fā)現(xiàn)這起可能的事故。

(監(jiān)管缺失)1968年三里島核電站開始建設(shè)時(shí)，原子能委員會(huì)(AEC)負(fù)責(zé)核電的安全和監(jiān)管，同時(shí)也負(fù)責(zé)促進(jìn)核工業(yè)的發(fā)展，這顯然存在著利益沖突。

1974年，國會(huì)將監(jiān)管職責(zé)交給了新成立的核管理委員會(huì)(NRC)。但總統(tǒng)委員會(huì)發(fā)現(xiàn)，在三里島事故發(fā)生前，監(jiān)管框架存在缺陷。

“制造、運(yùn)營(yíng)和監(jiān)管電站的‘系統(tǒng)’問題”也促使了這次事故的發(fā)生。

美國核工業(yè)安全環(huán)境建設(shè)不足，操作人員培訓(xùn)、危機(jī)處理程序和對(duì)以往事故認(rèn)知等方面的組織失誤，也是促成因素之一。

監(jiān)管框架錯(cuò)誤地將以下狹義和復(fù)雜的法規(guī)等同于安全，并將重點(diǎn)放在大型事故上，忽視了由小型設(shè)備故障造成的重大危險(xiǎn)。

(后續(xù)改進(jìn))自三里島核事故發(fā)生以來，核電站進(jìn)行了各種改進(jìn)，包括1979年核行業(yè)成立了核電運(yùn)行研究所(INPO)，建立了一個(gè)國際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中輸入存儲(chǔ)反應(yīng)堆事故信息，以便于經(jīng)驗(yàn)管理。

如果這個(gè)數(shù)據(jù)庫在三里島事故發(fā)生前使用，操作人員可能已經(jīng)了解了早期的PORV故障，只需關(guān)閉閥門就可以避免事故的發(fā)生。

盡管沒有造成嚴(yán)重的健康后果，但三里島事故導(dǎo)致鄰近社區(qū)大規(guī)模疏散，引起了公眾極大關(guān)注，并在NRC、應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃、反應(yīng)堆運(yùn)行培訓(xùn)和監(jiān)管監(jiān)督方面帶來了重大改革。

但這起事故也促使美國核電使用量開始長(zhǎng)期下降。

2.切爾諾貝利：操作員失誤、設(shè)計(jì)和安全文化問題。

位于蘇聯(lián)烏克蘭境內(nèi)的切爾諾貝利核電站有四個(gè)RBMK-1000石墨慢化水冷反應(yīng)堆。事故當(dāng)時(shí)，4號(hào)機(jī)組計(jì)劃在一次例行停堆檢修期間進(jìn)行安全試驗(yàn)——該試驗(yàn)旨在檢查一項(xiàng)關(guān)鍵的安全功能，防止斷電導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)泵停止運(yùn)行。

(設(shè)計(jì)問題)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)需要40秒到3分鐘的時(shí)間來恢復(fù)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)——這段時(shí)間足夠可能導(dǎo)致堆芯熔毀。反應(yīng)堆設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)了一種機(jī)制，在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，利用發(fā)電渦輪機(jī)的動(dòng)量來驅(qū)動(dòng)水泵。

以前的運(yùn)行測(cè)試都失敗了，到1986年，一個(gè)測(cè)試已經(jīng)過期兩年多。(下面的敘述是基于亞當(dāng)·希金波坦(Adam Higginbotham)在其著作《切爾諾貝利的午夜》(Midnight in Chernobyl)中對(duì)蘇聯(lián)檔案的研究。)

第四次安全測(cè)試定于4月25日下午進(jìn)行，但為了滿足該地區(qū)的電力需求，測(cè)試和停機(jī)暫時(shí)推遲。試驗(yàn)改為午夜后進(jìn)行，屆時(shí)將由一名毫無準(zhǔn)備的操作人員負(fù)責(zé)(盡管前一班的一些人留下來觀看試驗(yàn))。

由于為電氣測(cè)試做準(zhǔn)備，反應(yīng)堆功率水平降低了，副總工程師堅(jiān)持認(rèn)為功率應(yīng)遠(yuǎn)低于建議的最低水平，錯(cuò)誤地認(rèn)為低功率會(huì)更安全。

(操作員失誤)然而，在這些較低的功率水平下，這種類型的反應(yīng)堆可能變得危險(xiǎn)的不穩(wěn)定和難以控制。由于一個(gè)反應(yīng)堆操作員忘記在計(jì)算機(jī)控制中輸入一個(gè)故障安全的較低的功率水平，這個(gè)錯(cuò)誤進(jìn)一步加劇的。

清除中子的氙-135氣體開始在堆芯中積聚，使其功率下降到危險(xiǎn)的程度。操作人員本應(yīng)立即關(guān)閉反應(yīng)堆，但他們沒有。

此時(shí)，副總工程師命令操作員收回控制棒，從而增加功率。這一行動(dòng)幾乎成功扭轉(zhuǎn)了核電站正在進(jìn)入的意外停堆中，副總工程師看到操作人員能夠暫時(shí)將反應(yīng)堆穩(wěn)定在低功率水平，決定繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)

試驗(yàn)開始時(shí)，控制面板沒有顯示堆芯出現(xiàn)異常情況的跡象，但蒸汽開始積聚，由于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中的缺陷(稱為正孔隙系數(shù))，反應(yīng)性增加。當(dāng)操作員按下“緊急停堆”按鈕時(shí)，控制棒開始下降到堆芯。這通常會(huì)使核反應(yīng)停止，并關(guān)閉。然而，另一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)缺陷，即使用石墨制造的控制棒尖端，導(dǎo)致了相反的效果——開始產(chǎn)生更大的功率，反應(yīng)無法控制。

溫度升高導(dǎo)致鋯合金包殼破裂，包殼和鈾氧化物燃料擴(kuò)散到周圍的水中，產(chǎn)生更多的蒸汽，已經(jīng)完全無法控制。

通過反應(yīng)堆的水循環(huán)完全停止，剩下的水變成了蒸汽。一個(gè)中子脈沖通過反應(yīng)堆，使其熱功率增加到120億瓦。

反應(yīng)堆內(nèi)的蒸汽壓力呈指數(shù)級(jí)飆升，將2000噸重的混凝土和鋼制上部生物防護(hù)罩從支架上頂起，堆內(nèi)溫度上升到4650攝氏度。

凌晨1點(diǎn)24分，反應(yīng)堆廠房被相當(dāng)于60噸TNT的巨大爆炸撕裂。生物防護(hù)罩拋向空中。反應(yīng)堆堆芯完全熔毀。鈾燃料、控制棒的碎片、鋯通道和石墨塊被粉碎成微小的碎片，并被提升到空中，向周圍地區(qū)發(fā)射大量放射性物質(zhì)。

嚴(yán)重的操作失誤是事故的起因。

事實(shí)上，蘇聯(lián)當(dāng)局的所有早期調(diào)查和報(bào)告都將事故完全歸咎于操作失誤。甚至連蘇聯(lián)在1986年8月提交給國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的報(bào)告中，都把事故歸咎于操作者的失誤。

但是，一些蘇聯(lián)科學(xué)家在事故發(fā)生前就意識(shí)到，RBMK-1000反應(yīng)堆存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷。

(核安全文化問題)直到1992年，蘇聯(lián)專家工作組的報(bào)告在INSAG-7(國際核安全咨詢小組關(guān)于切爾諾貝利事故的最新情況調(diào)查)附件二中提出，事故的其他嚴(yán)重因素，即反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)存在缺陷，同時(shí)缺乏適當(dāng)?shù)暮税踩幕⑶疫^于信任蘇聯(lián)核工程師的絕對(duì)正確性。

正如蘇聯(lián)國家委員會(huì)報(bào)告所顯示的(附件一，INSAG-7)，RBMK-1000反應(yīng)堆在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)方面存在嚴(yán)重缺陷，導(dǎo)致在發(fā)生事故時(shí)反應(yīng)堆條件更加不穩(wěn)定。由于堆芯的尺寸，這些設(shè)計(jì)缺陷的影響更加突出。

此外，由于RBMK的巨大尺寸，它的設(shè)計(jì)沒有封閉性，設(shè)計(jì)人員選擇了沒有安全殼的安全裝置，結(jié)果證明這是完全不夠的。

另外的報(bào)告顯示，在事故發(fā)生前三年，設(shè)計(jì)人員就切爾諾貝利核電站的控制棒問題向管理層發(fā)出警告。

然而，人們對(duì)蘇聯(lián)“無事故”核電的信念太過之高，根本沒有人回信。

當(dāng)戈?duì)柊蛦谭蛟?月26日凌晨5點(diǎn)醒來時(shí)，他問為什么會(huì)發(fā)生這樣的事故。

蘇聯(lián)科學(xué)院院長(zhǎng)阿納托利·阿列克山德羅夫曾告訴他，RBMK-1000非常安全，可以安裝在紅場(chǎng)上，事實(shí)上，它并不比薩莫瓦(俄國附有炭爐的茶壺)更危險(xiǎn)。

由于對(duì)RBMK反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)過于自信，反應(yīng)堆中發(fā)生的物理過程既沒有得到充分的計(jì)算，也沒有得到充分的了解。不存在可靠的安全系統(tǒng)，操作人員能夠超越操作程序進(jìn)行操作。保密文化和缺乏對(duì)蘇聯(lián)核計(jì)劃有效監(jiān)督，也是這次事故的原因之一。

(后續(xù)改進(jìn))由于切爾諾貝利事故，核監(jiān)管機(jī)構(gòu)解決了其他在運(yùn)RBMK反應(yīng)堆設(shè)計(jì)缺陷，并將其風(fēng)險(xiǎn)降至最低;反應(yīng)堆的安全系統(tǒng)得到改善，設(shè)計(jì)和運(yùn)行文件也得到了更正。

隨著俄羅斯向更安全、現(xiàn)代化的輕水堆過渡， RBMK反應(yīng)堆已經(jīng)停止建造。

“安全文化”的概念已擴(kuò)展到運(yùn)行之外，包括核電站生命周期的所有階段，并通過了管理、法律和政府條例，以創(chuàng)造一種每天都關(guān)注核安全的國家氛圍。

蘇聯(lián)和后來的俄羅斯新立法規(guī)定，故意隱瞞或不向公眾披露環(huán)境災(zāi)害或人為事故后果的人員，應(yīng)承擔(dān)賠償責(zé)任。有關(guān)工地環(huán)境安全的資料不再被列為機(jī)密。

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