人类从生活常识和工作经验中早就理解,要达到任何预定的目标,都要冒一些风险。就拿上街寄一封平安家信来说,也要注意来往奔驰的车辆,“绝对安全”的概念是没有的。在核技术领域内也是一样,三里岛和切尔诺贝利的重大事故说明,核电站也会带来一些风险,需要争取的是以尽量小的风险去获取大的利益。
在权衡事物的利害得失时,风险是一个比较全面的概念。它不仅考虑事件所造成的后果(如财产损失、人员伤亡等),而且还包括了事件发生的概率。用公式表示可以写成:
风险=后果×概率
后果严重、概率极小的事件,或经常发生但后果轻微的事故,都不产生大的风险,也不对人类构成严重的威胁。
核电站究竟给人类带来了多大风险呢?虽然发生了两次重大的事故和若干次较小的事故,但动力反应堆的运行史尚不很长,还不足以提供有说服力的统计数据。于是,专家们便使用概率风险分析的方法,来研究核电站的风险与安全问题。
这种方法的基本原理是,在全面了解核电站有关系统和设备的基础上,结合推理、归纳,找出所有可能向外界释放放射性物质的事故序列。由于核电站是由各种系统(流体系统、电气系统、信号保护系统等)组成的,而系统又是由各种部件(泵、阀、容器、管道、开关、导线等)组成的,因此,可以根据部件和系统的失效概率,来推算出事故发生的概率,再乘上这种事故所带来的后果,就得到风险值。把各种事故带来的风险值加在一起,就是核电站的总风险。这种方法的优越之处还在于,可以把人的因素也定时地考虑进去,而人的因素就像在这两次重大事故中所看到的那样,也是十分重要的。
专家们经过2年多的探索,得出结论:核电站给社会带来的风险是很小的,要比非核事故的风险小得多。当建成100个核电站时,假定电站周围30千米半径内住有1500万人口,那么,因辐射事故而承担的个人风险也只有3×109次/年。它不到非核事故死亡风险的万分之一。因此,核电站应该是十分安全的。
研究中对造成风险的各种原因进行分类归并后,得出了以下结论:
1.核电站的主要风险来自燃料熔化事故;
2.小的失水加上多重设备故障,最有可能导致燃料的熔化;3.人为失误常常加重事故造成的后果。
这些结论发表在三里岛事故发生前4年,也就是1975年。事实证明,这个理论很有预见性。
谁是环境杀手
从数量上看,核电站可算作是世界上规模最大的放射性生产工厂。在反应堆运行过程中不断产生的裂变碎片,是核电站最主要的放射性来源。各种材料在堆芯辐射照场内吸收中子而活化,也给核电站带来额外的放射性,加上核燃料本身由于俘获中子而形成的超铀元素,以及衰变过程中产生的各种子核素,使反应堆实质上成为地球上放射性最集中的地方。
如果对原子武器来说,裂变碎片的放射性多多少少还有些军事价值的话,那么对核动力来说,生产出这么多的放射性物质,则会危害居民。所以在核电站设计中,总是千方百计地把它们禁锢起来,置于严格的监测之下。
绝大部分放射性物质,将随着烧过的燃料一起运走,少量将包容在各种核废物内进行妥善处理,决不允许它们给周围环境带来任何影响。
为了做到这一点,除了前面的三道防线和四道屏障以外,核电站还设置了各种辅助系统,经常性地清除反应堆冷却剂中的颗粒状杂质。
例如用过滤器去除冷却剂中的颗粒状杂质,用离子交换树脂或其他吸附剂吸收离子状的核素,用蒸发浓缩的办法去掉冷却剂中的非挥发性杂质成分。用这些办法可把放射性核素集聚起来,然后作为固体放射性废物包装运走,使反应堆冷却剂始终保持高度纯净。对可能漏入冷却剂中的少量裂变气体,则采用喷淋除气的方法将它们分离出来,然后收集在废气罐内,贮存衰变,经过60~100天,占废气份额99.9%的短寿命放射性核素,都会变成稳定同位素。
安全壳厂房与外界的空气交换也受到严格的监测,空气要通过过滤吸附装置以后,才允许被排到安全壳外。因此,随着核电站的废液和废气排入环境的放射性物质,实质上是微乎其微的。
核电站雨后春笋般地在世界各国出现,代替了大量的火电站。作为对比,现在让我们看一看火电站对环境有什么影响。
以一座100万千瓦的火电站为例。它每年要消耗250万吨标准煤,平均每天要有一艘万吨轮船或120节火车车厢来运送这些燃料。这些煤在火电厂的锅炉内燃烧以后,留下25万吨灰渣,其余的90%都通过烟囱而排入大气之中,给空气带来的污染,简直可以和火山喷发相比拟。
燃料产物中对环境影响最大的是烟尘和二氧化硫。污染的空气可以最直接、最迅速地影响人的健康。当长期吸入不洁的空气时,烟尘中一些不大不小的颗粒会沉积在肺泡里,引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿,甚至肺癌。二氧化硫遇到水分时,会形成硫酸的雾滴,刺激眼结膜和呼吸道,引起咳嗽、喉痛、呼吸困难等一系列症状。1952年冬天,英国伦敦出现的著名的烟雾事件,就致使3000多人死亡。
此外,火电站还排出许多对人体有害的金属,如汞、镉、铍、铅等。它们大部分随着炉渣排入灰场,以后因风化侵蚀而进入周围环境。少部分则随着烟气直接飘散到各处。这些重金属可通过食物进入人体,引起慢性中毒。除了烟尘、酸雾、有害金属以外,还需要指出一个出乎人们意料的事件:火电站排往露天灰场的25万吨灰渣中,还含有相当多的放射性核素。况且,它们不像核电站的固体废物那样,受到严密的监测和隔离,而是与环境直接相通。计算表明,同样功率的火电站带给环境的放射性数量,竟为核电站的10000倍!
这里有一个实例。若干年以前,美国密执安大学有一座小型的试验反应堆投入使用。有一天,当反应堆正在运行时,发现其附近的放射性监测仪器指示出很高的辐射水平。开始时,研究人员担心这是反应堆中的燃料元件出现了泄漏。然而仔细检查的结果表明,监测到的放射性并非来自裂变产物,而来自镭的衰变产物。这种产物是不可能从反应堆中释放出来的。有一位工程师偶然地向窗外望了一眼,发现一二千米外密执安大学自备火电站的烟囱正在冒出滚滚浓烟。经过进一步的检查,他的猜测得到了证实,正是火电站烟囱的排出物,给他们带来了麻烦。
由此可见,核电站在生态环境方面的优越性是十分明显的。一个100万千瓦的核电站,每年只需要30吨核燃料,而且丝毫不消耗空气中宝贵的氧气。“燃烧”时它没有烟,没有灰,也不排出任何能导致疾病的有害物质。能够冲破重重屏障排向环境的放射性,真是极少极少的。因此,核电现在被越来越多的人誉为“干净的能源”。