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柴油發電機備用係統為何失效?

        關於福島發生的一切,至少又一個事實已經清楚,就是後來反應堆內部溫度、氣壓的雙雙升高,最初始的原因就是地震引起電力外部供應中斷,同時作為備用的柴油發電機也出現故障,最終導致冷卻泵無法向反應堆內部注水。

  可見,供電是這個過程中的關鍵。但令人疑惑的是,對於核電站這樣一個對安全防範要求極高的係統,往往在設計之初就需要考慮到所有能夠想象得到的最壞情況來予以防範,尤其在最重要的電力環節,電站停電勢必會作為一種被高度關注的可能性來製定對策。

  然而,地震來臨後,福島第一核電站7台機組的應急柴油機無一例外失效。應急過程中柴油發電機不能正常啟動,這在日本尚屬首例。福島的這次創紀錄,不由不讓人心生問號。

  第一個可供解釋的原因,是地震+海嘯這樣的極端災害對福島核電站造成的雙重打擊,先是地震破壞核電站主電力供應線路,然後地震引發的海嘯又衝走了柴油發電機組。

  美國聖迪亞國家實驗室物理學家肯勒斯·伯傑倫對此稱,這兩種幾乎不可能同時發生的情況同時發生,在專業術語上被稱作全廠斷電。由於發生的幾率極低,此前幾乎從來沒有人會想過這種狀況。但這次卻在福島發生了。

  另一個原因則涉及到福島核電站整體采用的設計。建成於40年前的福島核電站是日本的第一批核電機組,采用的還是二代核電技術。二代核電技術與三代核電技術相比,一個重要區別就在於二代核電技術采用的是能動安全係統,而三代核電技術如AP1000,則采用了非能動安全係統。

  簡要地說,就是三代核電技術在遭遇緊急情況時,不需要用電,僅靠地球引力、物質重力等自然現象就可以驅動核電廠的安全係統,從而冷卻反應堆堆芯,帶走堆芯餘熱,並對安全殼外部實施噴淋,進而使核電站恢複到安全狀態。

  相比必須通過電力維持冷卻泵運轉來為核電機組反應堆降溫的第二代核電技術,AP1000的這種非能動設計在遭遇類似福島這樣極端事件時,就優勢盡現了。

  再回過頭來看福島,根據麻省理工學院的Josef Oehmen 博士分析,福島核電站在地震後,關於電力方麵發生的一切大致如下:在地震發生後的一小時內一切情況是平穩的。為緊急情況而準備的多組柴油發電機中的一組啟動,為冷卻泵提供了所需的電力。然後海嘯來了,比核電站設計時所預料的規模要更巨大的海嘯,摧毀了所有的柴油發電機組。

  當柴油發電機組被衝走後,反應堆操作員將反應堆切換到使用緊急電池。這些電池被設計為備用方案的備用方案,用於提供給冷卻係統8個小時所需的電力,並且也確實完成了任務。

  但是,在這8個小時內,需要為反應堆找到另外一種供電措施。最後通過卡車運來了移動式柴油發電機。整個事件從這一刻起開始變得糟糕,因為運來的柴油發電機因為接口不兼容而無法連接到電站。所以當電池耗盡後,餘熱就無法再被帶走。隨後的核心熔毀以及一係列爆炸事件就此發生。

  這給微撲克的警示之一,就是至少今後的備用柴油發電機要放到高一點、更安全的位置上。複旦大學核科學與技術係教授袁竹書告訴《第一財經日報》。另外,雖然中國目前普遍已經使用二代改進型核電技術,其風險防範能力要優於福島的二代核電技術。但經過此次福島事件,勢必將引起業界對三代核電技術的重新衡量。

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