新浪环球地理讯 北京时间3月28日消息，据美国国家地理网站报道，世界正处在核能大规模扩张的边缘，面对刚刚发生的日本福岛第一核电站危机，我们不得不提出这样的疑问，新建造的反应堆在出现电力故障时的安全性能否超过福岛核电站？这个问题的答案似乎是“未必”。福岛核电站是日本历史最为悠久的核电站之一，电力故障导致反应堆温度升高到危险程度并引发核危机。
被动安全系统“少见”
采用被动安全系统的反应堆能够应对类似日本福岛核电站发生的事故，即断电导致无法泵水冷却放射性燃料和乏燃料。然而，全世界在建的65座核电站中只有4座采用这种设计。(美国佐治亚州和南卡罗来纳州的4座反应堆仍处在现场准备阶段，等待政府批准。)
全世界在建的核电站中有47座反应堆采用第二代设计，与上世纪70年代建造的福岛核电站相同，没有集成被动安全系统。核电站运营商指出，即使最初设计时没有集成被动安全系统，现有反应堆或者在建反应堆也可添加这种系统或者采取其他改进措施。美国工业贸易组织核能研究所表示，南加利福尼亚州沿岸的圣奥诺弗雷核电站进行了改进，允许操作人员使用一个地心引力驱动的系统，在断电情况下保证水循环以冷却核电站。
但类似这样的改进仍存在局限性。核能研究所战略计划执行理事阿德里安·海默尔表示：“需要为核电站准备大量水，一旦发生地震，蓄水池将受到何种影响？”这也就是为什么要在最初的设计阶段采用被动安全系统。
全世界有哪些核电站通过采用引力驱动系统或者其他安全措施加以改进？我们没有任何现成的参考资料。集成被动安全系统的新核电站发展较为缓慢。核电站需要很长时间获得政府批准，筹集资金，完成规划和最终的建造。在当前这个技术飞速发展的时代，核电站的“慢节奏”显得有些怪异。当前的很多核电站采用了大量三四十年前研发的基本技术。
第二代仍唱主角
在日本福岛第一核电站的6座反应堆中，有5座采用通用电气公司一项名为“BWR-3”(一种沸水反应堆)的设计以及Mark 1安全壳系统。全世界有多达92座核电站在建造时采用沸水反应堆设计，其中有32座装有Mark 1安全壳系统。与在发展核能方面走在世界前列的美国和法国的所有核电站一样，福岛反应堆也是第二代反应堆。伦敦世界核能协会表示，第一代反应堆在上世纪50年代和60年代研发。英国是唯一一个仍运营第一代反应堆的国家，例如北威尔士的维尔法核电站。
海默尔表示，1979年的三里岛核危机迫使人们对核电站设计的风险性和安全性重新进行评估。他说：“如果发生断电事故应如何应对？你必须做到在燃料遭到破坏前恢复供电。”利用地心引力驱动冷却水进入反应堆容器便是在出现福岛断电故障时的一种应对方式。想像一下，将一个蓄水池安装在屋顶，打开水龙头时利用地心引力让水通过管道进入厨房的水池。
在反应堆内，燃料产生的热量会加热空气和水，导致它们通过管道进入热交换器。海默尔表示，如果发生断电事故，一切都会停止运转，出现类似福岛核电站那样冷却系统失灵的情况。被动安全系统可以为核电站操作人员争取时间，寻找足以为一系列电池充电的大型发电机，重新启动水泵，将水泵进反应堆水池。
三代-plus是发展方向
在全世界运营的442座核电站中，只有15座采用第三代反应堆。第三代反应堆在设计上集成了被动安全系统。日本和韩国各有4座第三代反应堆，加拿大、中国和罗马尼亚各有2座，阿根廷有1座。日本、中国大陆、台湾、韩国、芬兰、法国和俄罗斯在建的第三代反应堆共有14座。
根据核能研究所提供的资料，当前第三代反应堆投入运营时间在1982年至2007之间，并非处在核技术的前沿。下一代反应堆将是第三代-plus反应堆，在发生事故时完全依靠被动安全系统。利用地心引力、天然对流而不是电网、柴油驱动或者电池提供备用电力，是应对核电站冷却系统面对挑战时采取的关键举措。世界核能协会指出，被动安全系统不依赖于各组件的正常运行、备用电力和操作人员控制，而是单纯地依靠物理现象。海默尔说：“一些完全采用被动安全系统的设计至少能够在失去交流电供电或者额外冷却水72小时内正常运转。”
世界上首批4座第三代-plus反应堆正在中国建造。浙江省三门核电站的反应堆预计可在2013年投入运营。美国也将建造4座第三代-plus反应堆，现正处于现场准备阶段。其中有2座位于佐治亚州韦恩斯伯勒附近的南方公司沃格特勒核电站，另外2座位于南卡罗莱纳州詹肯斯维勒附近南卡罗莱纳州电力与天然气公司的维吉尔·萨默尔核电站。
所有8座第三代-plus反应堆均采用西屋电气公司的AP1000设计，即循环冷却钢结构安全壳周围的外部空气，借助地心引力驱动安全壳顶部蓄水池中的水。西屋电气发言人斯科特·肖表示，这一系统可进行长达72小时的冷却。在此之后，一台小型柴油发电机将提供电力，将现场储存设施里的水泵入反应堆芯和乏燃料池，每分钟输送的水量达到100加仑(约合378升)，可连续泵水4天。借助于AP1000，西屋电气得以从第二代反应堆升级为第三代-plus。
未雨绸缪应对断电
忧思科学家联盟核安全计划负责人大卫·洛奇鲍姆表示，被动安全系统赋予工作人员更多时间处理事故，通常情况下，更多的时间意味着能够在面对挑战时取得更大成功。但忧思科学家联盟仍对正常冷却系统失灵时间超过72小时的形势感到忧虑。他说：“这个时候，你仍然要面对如何恢复向水池泵水的问题。”在发生类似福岛核电站这样的事故时，72小时可能远远不够。海默尔表示这一系统可以借助消防车和水泵补充水。但对于福岛核电站的第二代反应堆，这种方式并不奏效，因为冷却仍依靠核电站自身管道系统能否正常运转。
海默尔称，另一种第三代-plus反应堆设计是通用电气-日立核能合资公司的ESBWR(经济简化型沸水堆的英文首字母缩写)，采用引力驱动系统让反应堆芯保持被冷却水覆盖的状态。在日本大地震和海啸发生前，这一设计已在美国获得批准，9个月内便可生效。3月9日，也就是大地震发生前2天，美国核管理委员会发布了ESBWR的最终安全评估报告和最终设计批准书，原定于秋季正式生效。海默尔说，但随着福岛核电站危机的发生，生效时间将很难预测。通用电气-日立公司发言人迈克尔·特图安希望公司能够在秋季获得核管理委员会认证。ESBWR是他们采用被动安全系统的第一款反应堆设计。
特图安表示，在等待政府批准时，ESBWR将在印度建造，印度政府选择了两个地点。“我们负责一处，西屋负责另一处。”在美国，底特律爱迪生电力公司早在2008年便选择了通用电气的ESBWR设计，作为伊利湖湖岸费尔米2号核电站的新反应堆。
海默尔说，福岛核电站的备用系统未能在海啸袭击中幸免，ESBWR和西屋AP1000等新型反应堆能够更好地应对这种灾难。它们并不依靠发动机起动。福岛核电站的工作人员需要控制很多阀门，一些新系统只有两三个阀门。基于堆芯损伤频率量度——计算事故导致反应堆燃料熔化的可能性——先进的被动设计能够让沸水反应堆的安全性比主动系统高出10到100倍。
强化型排放口
面对大量运营中以及建造中的第二代反应堆，监管人员和操作人员经常将目光聚焦在如何进行改进以提高旧设计的安全性上。在3月美国环境与公共委员会举行的听证会上，核管理委员会主席格雷戈里·杰兹克将迄今为止的核反应堆运营与升级和改造有着20年之久的飞机系统相比较。他说：“我们进一步了解自己在哪些方面出了差错。”
海默尔表示，美国的所有沸水反应堆均采用与福岛反应堆类似的设计，自上世纪90年代便采用所谓的“强化型排放口”。排放口允许反应堆将蒸汽和压力直接释放到大气中，同时借助过滤器过滤掉放射性物质。在较为老式的设计中，强化型排放口并不安装在反应堆，而是在反应堆所在建筑内。氢气会在反应堆所在建筑内不断聚集。
核能研究所力图从日本官员口中获得一个准确答案，即发生事故的福岛反应堆是否装有强化型排放口。“他们有很多事情处理，不太可能有时间向我们提供相关信息。”福岛6座反应堆中有4座发生爆炸，说明氢气在反应堆所在建筑内聚集。
三管齐下改进抑压池
Mark 1安全壳系统的安全性正面临越来越严格的审查。3月16日，通用电气公布了一份文件，强调这项有着40年历史的技术一直“不断进化”。通用电气设计了一个“抑制”系统，用于降低环绕反应堆芯底部的油炸圈饼形抑压池内的压力。抑压池内的蒸汽泡沉入水下，帮助消除热量。通用电气表示，抑制系统能够将大汽泡分裂成小汽泡，进而快速冷凝，起到降压作用。
在抑压池内，通用电气还安装了偏转装置，在设计上用于抑制和消除蒸汽进入抑压池并提高水位时产生的压力波。通用电气表示，他们同样强化了鞍座式结构——用于支撑抑压池的类似于腿的结构。美国核管理委员会要求对美国采用Mark 1系统的核电站抑压池进行这种加固，同时改进排放系统。特图安说：“我们与海外客户分享这项计划，但我不知道他们是否进行这种改进。”
忧思科学家联盟核能与气候变化项目负责人艾伦·凡科表示：“我们将从福岛核事故身上获得很多我们必须吸取的教训，虽然目前还不清楚这些教训具体是什么。”洛奇鲍姆说，福岛核电站可能并没有采取有效的安全措施，又或者采取了安全措施但未能起作用，不管是哪一种情况，我们都必须改进安全措施。“在遇到十字路口时，人们应该选择正确的方向，或者找到新的十字路口，引导自己走上正确的方向。”
