核電不穩(wěn)定導(dǎo)致美國(guó)政府關(guān)閉三哩島核電站

Mitch Leslie

Senior Technology Writer

1979年3月28日凌晨3點(diǎn)55分，一聲聽起來像是“機(jī)場(chǎng)最大的噴氣式飛機(jī)發(fā)出的巨響”吵醒了一名住在賓夕法尼亞州三哩島核電站附近的女士。她回憶說：“這聲巨響使所有窗戶震動(dòng)起來，甚至整個(gè)房子都在顫抖?！盵1]。美國(guó)歷史上發(fā)生了最嚴(yán)重的民用核電站事故。“我們?nèi)栽谔幚磉@場(chǎng)事故的后果”，弗吉尼亞州里士滿的弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)機(jī)械與核工程系的核工程師兼教授James Miller說。

圖1. 一張2010年拍攝的航拍照片顯示了賓夕法尼亞州三哩島核電站的冷卻塔。該核電站位于哈里斯堡市以南的薩斯奎哈納河上。1979年3月，在美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的核事故中，左側(cè)的2號(hào)反應(yīng)堆出現(xiàn)故障且無法運(yùn)行。右側(cè)的1號(hào)反應(yīng)堆沒有受到事故影響，但由于經(jīng)濟(jì)因素，2019年9月被停用，比原定計(jì)劃提前了15年。Credit: Wikimedia Commons (CC0)。

三哩島核事故摧毀了該核電站的其中一個(gè)核反應(yīng)堆。這場(chǎng)事故是美國(guó)和世界核能發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。三哩島核電站未損壞的1號(hào)反應(yīng)堆在2019年被關(guān)閉，比原定計(jì)劃提前15年。因此許多人認(rèn)為40年前的那場(chǎng)事故發(fā)生之后，核能的發(fā)展開始走向衰落。

但是，Miller和其他專家表示，三哩島核事故產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)比大多數(shù)人想象得要復(fù)雜。他說：“盡管人們普遍認(rèn)為美國(guó)核能工業(yè)發(fā)展停滯的原因與三哩島核事故有很大的淵源，但是其他一些因素也不能忽視?！边@些因素以及新經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)仍然是美國(guó)未來依賴核能資源的障礙。這在很大程度上阻止了這種相對(duì)清潔的能源對(duì)降低美國(guó)碳排放的貢獻(xiàn)。

1974年和1978年三哩島核電站（圖1）的1號(hào)和2號(hào)反應(yīng)堆分別投入使用時(shí)，核能在美國(guó)的發(fā)展呈上升趨勢(shì)。20世紀(jì)70年代，50多個(gè)新的反應(yīng)堆投入使用[2]，核電站在美國(guó)的發(fā)電份額增長(zhǎng)了近6倍。1978年發(fā)電份額達(dá)到12.5% [3]。

因設(shè)備故障和工作人員的操作失誤[4]，而使三哩島2號(hào)反應(yīng)堆產(chǎn)生異常，但并未導(dǎo)致爆炸。附近居民聽到的巨響是反應(yīng)堆關(guān)閉后蒸汽從渦輪機(jī)房排出的聲音。但是，反應(yīng)堆中約有一半的燃料熔化了，不過熔化的燃料沒有滲過保護(hù)層[4]。這場(chǎng)核事故也釋放出了放射性氣體，超過8萬人暫時(shí)逃離了該地區(qū)[4,5]。美國(guó)核管理委員會(huì)在事故后估計(jì)，事故產(chǎn)生的輻射量對(duì)核電站周圍80 km半徑范圍內(nèi)的200萬居民的輻射水平低于胸透時(shí)X射線的輻射水平[6]。繼三哩島核事故之后，又發(fā)生了兩次嚴(yán)重的核事故。1986年蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站的一個(gè)反應(yīng)堆發(fā)生爆炸并起火，大量放射性物質(zhì)被釋放到大氣中[7]。反應(yīng)堆的大部分燃料熔化并燒穿了保護(hù)層[8]。時(shí)至今日，由于放射性污染，該核電站周圍約2600 km2內(nèi)的土地仍然無法居住[9]。最近的一次核災(zāi)難發(fā)生在2011年，一場(chǎng)海嘯襲擊了日本福島第一核電站，導(dǎo)致三個(gè)反應(yīng)堆熔毀，引發(fā)氫氣爆炸，致使放射性物質(zhì)泄漏到大氣中[10,11]。事故發(fā)生后，從核電站附近撤離的人口總計(jì)有16.4萬人。截至2019年4月，由于持續(xù)存在的輻射風(fēng)險(xiǎn)，仍有約4.3萬人無法返回家園[12]。

三哩島核事故并未終結(jié)美國(guó)的核能利用。美國(guó)的核能發(fā)電量仍高于世界上其他任何國(guó)家。美國(guó)國(guó)內(nèi)仍有90多個(gè)反應(yīng)堆在運(yùn)行[13]。這些反應(yīng)堆為美國(guó)提供了約19%的電力。核能是美國(guó)最大的低碳能源來源；相比之下，包括太陽能、風(fēng)能和水力發(fā)電在內(nèi)的所有可再生能源合計(jì)占全國(guó)電力的17% [14]。

然而，自20世紀(jì)70年代以來，核工業(yè)發(fā)生急劇衰退。三哩島核事故之后，美國(guó)公共事業(yè)部終止了39個(gè)核反應(yīng)堆的建造計(jì)劃[15]。在過去的25年中，只在田納西州的瓦茨巴爾核電站建設(shè)了兩座反應(yīng)堆[16]。其他一些國(guó)家仍然致力于建造新的核電站。例如，中國(guó)已經(jīng)開啟了48座反應(yīng)堆，還有9座仍在建設(shè)中[17]。但是美國(guó)只有喬治亞州的沃格特勒核電站有兩座建設(shè)中的反應(yīng)堆。而且還是在美國(guó)能源部提供120億美元貸款擔(dān)保的情況下，這些反應(yīng)堆的工作才得以繼續(xù)[18]。

三哩島核事故確實(shí)造成了美國(guó)核能的發(fā)展走向低迷。為了預(yù)防事故發(fā)生，美國(guó)采取了一系列補(bǔ)救措施。這影響了從核電站設(shè)計(jì)和操作程序到人員培訓(xùn)和政府監(jiān)督的所有方面。Miller說，這些措施包括在每個(gè)核電站安裝反應(yīng)堆模擬器，升級(jí)控制室，改善安全系統(tǒng)以及增強(qiáng)核電站運(yùn)營(yíng)商之間的信息共享。他說，這起事故還導(dǎo)致了該行業(yè)更加嚴(yán)格的監(jiān)管。

俄亥俄州戴頓大學(xué)的物理學(xué)教授Robert Brecha說，這些措施提高了核電廠的安全性，但同時(shí)也增加了發(fā)電成本。但他說，也許最重要的是，這次事故改變了公眾對(duì)核能的看法。“一個(gè)標(biāo)榜自己極其安全且可控的行業(yè)與其他許多技術(shù)一樣，會(huì)發(fā)生人為失誤和工程錯(cuò)誤，工程師往往會(huì)低估潛在的風(fēng)險(xiǎn)。”

然而，事故發(fā)生之前就已出現(xiàn)的其他趨勢(shì)也導(dǎo)致美國(guó)核能陷入困境。在事故發(fā)生時(shí)，飆升的建造成本、高貸款利率和不斷下降的電力消耗已經(jīng)減少了公共事業(yè)公司開發(fā)核能的野心[19]。例如，2013年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)劃在1960—2010年取消的反應(yīng)堆中，有40%在三哩島核事故之前就被廢棄了[19]。Miller說：“事故發(fā)生的時(shí)候，核電站訂單量的減少、核電站建設(shè)的放緩以及核電站成本的增加早已是現(xiàn)實(shí)了?！?/p>

核電現(xiàn)在面臨著更加嚴(yán)峻的財(cái)務(wù)狀況。水力壓裂法已將天然氣的成本削減了2/3，而且以廉價(jià)天然氣為燃料的電廠正在削弱核反應(yīng)堆在電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力[20]。受低價(jià)電力影響的最新受害者是三哩島核電站未損壞的1號(hào)反應(yīng)堆。該反應(yīng)堆因?yàn)檫\(yùn)行經(jīng)濟(jì)困難，2019年9月20日被關(guān)閉[21]。其他州的核反應(yīng)堆在政府補(bǔ)貼或稅收抵免的幫助下仍舊開放著[22]?？稍偕茉吹某杀疽苍谙陆礫23]，從經(jīng)濟(jì)角度來看，核能的吸引力甚至更小。

專家預(yù)測(cè)，到21世紀(jì)中葉，美國(guó)1/5～1/3的核電站可能會(huì)被關(guān)閉[20]。核能在未來發(fā)電和控制碳排放方面應(yīng)扮演什么樣的角色仍存在爭(zhēng)議。但是Brecha支持從核能轉(zhuǎn)向可再生能源。他希望三哩島核電站的關(guān)閉將刺激美國(guó)對(duì)未來國(guó)家能源的深入研究。他還說： “我們需要仔細(xì)思考未來20年或30年后的目標(biāo)?！?/p>