福島核事故:日本福島第一核電廠放射性物質洩漏事故-中文百科頻道

日本核電站的發展曆程

全球有超過30個國家擁有核電站，機組總數441座。美國、法國、日本、俄羅斯和英國是擁有核電站最多的5個國家，其中美國的核電機組達104座。這幾個國家的核電已經占它們總發電量的20%到30%。有資料顯示，目前日本正在運營的核電機組有55座，在建的有3座，計劃建設的11座，在亞洲名列第一。考慮到資源自給率低，而且核電不排放溫室氣體，對環境有利，因此發展核能成了日本的“基本國策”。作為世界第一大鈾進口國，日本年進口鈾的數量比世界主要産鈾國哈薩克斯坦全年的産量還要多。

嚴格來講，日本位于全球最集中的地震、火山帶上，對于核電站的建設應非常謹慎，但日本又是一個典型的能源緊缺國家，使用核電确實是“不得已”的選擇。日本1954年國會第一次通過核電預算，到1963年第一座核電站開始正式發電。在這期間，日本政府頂着民間的反對，通過一系列立法保證核電站安全。日本核電專家回顧那段曆史時感慨說：“在日本想建核電站可不是件容易的事”。

日本的核能發電是從上世紀60年代開始的。根據國際原子能機構公布的最新統計數據，自1963年10月26日首次在茨城縣東海村建成試驗核電站以來，日本已擁有54座核電站。目前，日本的核發電能力在國際上排在美國和法國之後，為世界第三。

柏崎刈羽核電站為世界最大核電站，位于日本西北部新縣。在2007年7月發生的地震中，這座核電站因發生核洩漏，曾一度被關閉數月。

福島第一核電站，為東京電力公司的第一座核能發電站，位于日本福島縣雙葉郡大熊町及雙葉町，共有6個機組運轉，總發電能力為4.7兆千瓦，是全世界25個發電量最大的發電廠之一。首個機組于1971年開始運轉。

目前，日本國内有三分之一能源供給來源于核電站。日本經濟産業省資源能源廳2006年５月30日制定了以推廣核能利用、确保能源供給為目标的中長期“核能立國計劃”大綱。核能在日本整體能源結構中的比重已經大幅提升，成為日本最重要的能源之一。n

事件回顧

福島第一核電廠共有6台核電機組，1971年至1979年陸續投入商業運營，全部為美國通用電氣公司設計的沸水堆，總裝機容量469.6萬千瓦。事故發生時，1至3号機組處于滿功率運行狀态，4至6号機組因檢修換料處于計劃停堆狀态。

2011年3月11日，日本本州島海域發生裡氏9級強烈地震并引發特大海嘯。地震破壞了福島第一核電廠外部供電線路，海嘯洪水淹沒了應急柴油發電機及其相關的電源連接，造成1至5号機組完全斷電。電源喪失使得反應堆儀表和控制系統失靈，堆芯餘熱無法導出，造成堆芯冷卻水蒸發，1号至3号機組堆芯過熱、燃料熔化、壓力容器破裂，裸露的核燃料元件的锆合金包殼在高溫下與水蒸氣反應産生大量氫氣，導緻1、3、4号機組（3号機組的氫氣通過共用通風系統流動到4号機組廠房）廠房發生氫爆，緻使放射性物質直接向環境釋放。按照國際核事件和放射事件分級表（INES），國際原子能機構将這次事故定為最高級别的“七級事故”，即特大事故。

環境和人體健康影響

根據聯合國原子輻射效應科學委員會的評估，福島核事故導緻大量放射性核素向大氣和海洋釋放。總計向環境釋放100～500PBq碘-131和6～20PBq铯-137（其中80%沉降到海洋中），分别相當于切爾諾貝利核事故釋放量的10%和20%。周邊環境受到污染，當地和日本經濟遭受重大損失。福島第一核電廠周邊12個市町村根據中央政府或地方政府指令疏散了近16.5萬人。

在2011年3月至12月參與搶險的近2萬名員工中，數百人的累積劑量超過正常水平，其中6人超過監管機構設定的允許限值250mSv，最高為679mSv（對于挽救生命的行動，國際社會為搶險人員設定的應急輻射照射劑量限值為500mSv），但沒有人患急性輻射綜合症。持續對周邊居民進行的體檢表明：沒有人的身體健康受到輻射的直接傷害。

周邊環境治理

福島第一核電廠周邊環境去污工作正在按計劃進行。随着這項工作的逐步推進，周邊環境的放射性水平大幅下降，疏散令覆蓋面積從2014年4月開始逐漸縮小，現已從最初的1150平方公裡縮小至337平方公裡，占福島縣總面積的2.4%。截至2021年2月，約3.6萬人仍處于避難狀态。

日本複興廳民意調查發現，絕大部分疏散人員不願意返回。在福島縣已取消疏散令的10個市町村中，實際返回居民人數僅占登記注冊居民總數的近32%。為此，複興廳決定從2021财年開始執行鼓勵計劃，為前往福島第一核電廠周邊12個市町村定居的家庭提供高達200萬日元（1.93萬美元）的補貼，為在這些地區創業的人提供高達400萬日元的額外補貼，隻要這些家庭居住或企業運營滿五年。

含氚污水管理挑戰

含氚污水管理和處置是福島退役面臨的一項緊迫挑戰。主要受降水和地下水持續流入并與廠區污染物混合的影響，污水量在不斷增加。為加強污水管理，日本從三方面采取措施：

一是實施包括建設地下水旁流系統和凍土式防滲牆在内的多項行動，降低污水增加速度，但無法将增速降為零；

二是建設多座污水淨化設施，用于去除污水中的放射性核素；

三是由于沒有除氚技術可供使用，建設了大量儲罐，用于貯存經淨化處理後獲得的含氚污水。

截至2021年3月，福島貯存的含氚污水總量已達約125萬立方米，并且仍在以日均140立方米的速度增加，到2022年将達到貯存容量上限約137萬立方米。

對于福島積累的大量含氚污水，經産省專門委員會在從技術可行性、合規性和時間等方面對海洋排放、蒸汽排放、注入深地層、電解後氫釋放、固化處理後地下埋藏和異地長期貯存等六種方案進行研究之後，2021年1月初步決定從兩種方案即海洋排放和蒸汽排放中選擇一個或兩措并舉。為試探各方态度，政府官員曾在2020年10月向外界透露拟于年底前作出向海洋排放污水的決定，但引發各方強烈反對。迫于外界壓力，日本政府迄今尚未作出将污水排放入海的最終決定。

“2·13”地震影響

2021年2月13日，日本東北地區發生裡氏7.3級地震，震源深度55公裡，至少造成1人死亡、逾百人受傷，數千棟房屋受損。此次地震影響最嚴重地區有五座核電廠，即福島第一核電廠、福島第二核電廠、東海第二核電廠、女川核電廠和柏崎·刈羽核電廠。福島第一和第二核電廠均已永久關閉。另外三座在福島核事故後一直停運，沒有機組重啟。在地震發生後，五座核電廠輻射監測數據均未現異常，沒有發生放射性洩漏。

對于備受關注的福島第一核電廠，媒體多次報道稱“2·13”地震導緻安全問題，引發公衆擔憂。根據業主東京電力公布的信息，地震雖造成一定影響，但福島第一核電廠總體上處于安全受控狀态，退役治理工作未受到嚴重幹擾。媒體報道内容和東京電力公司公布的信息主要涉及六起事件。

第一，福島第一核電廠5、6号機組和福島第二核電廠1号機組乏燃料池有少量水外溢，主要由地震引發的振動導緻，乏燃料冷卻未受影響，沒有人員因此受到輻射照射。

第二，2月19日宣布福島第一核電廠1号和3号機組安全殼内水位分别下降70和30厘米，主要原因是地震造成兩台機組安全殼損壞程度加劇；水仍然被容納在反應堆廠房中，因為沒有迹象表明水洩漏到外部環境中。

第三，2月21日發現福島第一核電廠1号機組安全殼内壓力下降，可能是因地震引發了氣體洩漏；沒有發生放射性物質洩漏，因為廠區輻射監測數據沒有出現異常。

第四，福島第一核電廠3号機組的2台地震儀2020年發生故障，此後一直未維修，沒能記錄下“2·13”地震動數據，引發對東京電力公司危機管理不到位的指責。

第五，福島53個污水儲罐出現3至19厘米的位置偏移，5個儲罐管道連接位置發生超過制造商建議限值的位移，沒有發現管道有裂紋或其他異常情況，沒有發生污水洩漏。

第六，在距離海岸線約8.8公裡的漁場中捕撈出放射性元素铯含量達到日本國家标準5倍的黑魚，其他魚的放射性核素含量未見異常。有媒體暗示這是因“2·13”地震引發放射性洩漏。但這一結論值得商榷，因為新的洩漏不會僅導緻一種魚超标。

事故結果

2017年10月10日，關于東京電力福島第一核電站事故的災民訴訟案中，福島地方法院作出判決，命令日本政府和東電向原告賠償損失。

2019年3月14日，針對因東京電力公司（東電）福島第一核電站事故主動到千葉縣避難的19人提出的集體訴訟，千葉地方法院作出判決，否認國家負有責任，駁回原告關于國家賠償的要求。

2019年9月19日，東京電力公司前董事長勝俣恒久等前高管被以“業務上過失緻人死傷罪”強制起訴一案，東京地方法院宣判3人均無罪。

福島核事故原因述評

地震海嘯疊加效應是福島核事故發生的直接誘因

根據東京電力公司當年12月公布的事故調查中期報告，福島核事故直接原因是地震及其引發的巨大海嘯。該報告由東電公司副社長山崎雅男領銜的内部調查委員會提交，内容包括“3．11”地震海嘯對福島核電站的影響、東電公司有關地震海嘯及核電站嚴重事态的對策預案、福島第一核電站4個機組受損及核洩漏經過等。

福島第一核電站1－4号機組均為沸水堆。地震發生後，通過預先置入的中分子吸收控制棒，鍊式核反應中止，但仍需啟動水泵供水來持續冷卻堆芯，直至“冷停堆”狀态。水泵啟動需電源供應，福島核電站為此預先設計了四種電源供應方式:自身供電系統供電、外部電網供電、應急柴油發電機供電以及蓄電池供電。報告稱:地震發生後，核電站自身供電中斷。同時，東電公司出于安全考慮切斷了核電站與國家電網間的聯系，核電站失去外部電源供應。随後，海嘯淹沒了電動水泵和應急柴油發電機。解釋這一問題時，東電公司強調巨大海嘯超過了電站的設計抵禦能力。地震前，依據相關機構海嘯評估結果，東電公司将海嘯最高水位設定在6．1米，注水用電動水泵的設置高度也參考這一評估結果。但此次海嘯時，電站4個機組的浸水高度高達11．5—15．5米，電動水泵浸水。至于應急柴油發電機，報告稱，核電站雖按美國核電标準在渦輪機房置放應急柴油發電機，但出于防震考慮，置放在渦輪機房地下室。海嘯過後，應急柴油發電機因浸水而無法提供應急電源。外部電源及應急電源供應缺失，加之震時核電機組自動關閉導緻内部電源停供，使得在備用電池耗盡後，核電站失去全部電源供應，無法啟動水泵向反應堆注水降溫，最終無法避免堆芯熔毀發生。

同樣結論來自于早先發布的兩份不同研究報告。一份是當年7月由AkiraKawano提交給國際電工核能工程委員會(IEEENuclearPowerEngineeringCommittee)的報告。該報告比較了福島第一核電站與福島第二核電站在供電、設備控制及傳輸系統等方面的差别，認為海嘯是核事故主要原因。報告還從技術角度指出，移動供電系統、應急注水系統及冷卻能力是應對類似事故的主要對策，應急設備分段運輸與物流後勤保障是事故後迅速恢複的關鍵。另一份報告由日本核技術研究院(JANTI)于當年10月發布。該報告以“事件樹”(EventTree)方式對事故發生過程進行了還原，将事故發生因素歸結為三個方面:

①未能及時向核電站供給AC電源;

②未能及時對反應堆進行降溫;

③氫氣洩露并引發爆炸。

報告進一步認為，外部供電電源喪失的直接原因是地震，而應急柴油發電機功能喪失的直接原因則是海嘯，電源供給不能及時恢複導緻事故升級。報告最後指出，問題本質在于預防措施不足，即沒有對全部電源(内部供電系統、外部供電系統及應急柴油發電機)喪失功能的情景進行預判，并制定相應應急措施。

我國環保部核電專家楊朝飛(2011)也将福島核事故最初起因歸為超過設計标準的地震與海嘯疊加外力影響，認為這種疊加外力影響凸顯出福島核電站安全設計的重要缺陷，即隻關注核電站自身技術系統安全性，而忽視極端事件外力的強大沖擊。楊朝飛文中寫到:事後人們反思，如果設計者将核電站抗震能力再提高些，将選址再擡高十幾米，将備用電源安全性再考慮更加完善一些，那情況也許好得多。“卡内基國際和平基金會”發布的一份研究報告進一步指出，如果核電站所有者東電公司，以及監管者日本核工業安全委員會(NISA)，遵循國際最佳的防災标準及時展開安全評估，大規模海嘯襲擊核電站的概率是可預測的。如果震前東電公司和NISA依據評估結果及時升級核電站安全技術措施，這次大規模海嘯是可以抵禦的。這份發布于福島核事故一周年之際的研究報告首先指出，東電公司和NISA對海嘯風險的評估至少存在三方面缺陷:

第一，東電公司和NISA對核電站周邊可能遭受千年一遇的海嘯打擊這一事實沒有給予充分的重視。

第二，東電公司未能持續應用計算機對海嘯風險進行模拟。其實，東電公司早在2008年就進行過一次風險模拟，結果表明核電站的海嘯風險被嚴重低估。但不知出于什麼原因，類似的模拟實驗并未持續下去，且2008年的模拟結果直到2011年3月7日才上報給NISA。

第三，NISA未能重視并重新檢驗東電公司的模拟實驗，也未能督促相關方研發合适的計算機模拟工具。

報告特别強調，自1999年法國布萊西(Blayais)核電站淹沒事故(6)後，歐洲國家顯著提高了核電站關鍵安全系統抵禦外部極端事件的能力。日本核電站經營者雖了解這一狀況，但并未升級改進福島第一核電站的安全系統。

針對此次事故，報告提出如下建議:第一，加強應急能源供給設備的保護，包括柴油發電機和蓄電池，将其置于更高地點或水密容器内。第二，在應急能源供給設備與關鍵安全系統間建立水密連接。第三，加強海水泵(應用于核電站散熱)保護或建設備用散熱方式。報告最後指出導緻事故發生的一些潛在原因，如NISA缺乏獨立性，日本核工業過分強調地震安全而忽視其他風險，政府官員、專家固步自封等。

還有一種觀點認為，地震海嘯疊加效應背後體現的是日本核電站的選址問題。早在2004年，美國地質學家勞倫·莫雷特(LeurenMoret)就在《日本時報》刊文指出，日本核電站的選址大多處于活躍地震斷裂帶，因而對于日本而言，問題不在于會不會發生核災難，而在于核災難何時發生。在文章中，莫雷特指出:最令人擔心的是反應堆選址一直存在問題，大多數錯誤地選擇在活性斷層，更嚴重的是竟然選擇在太平洋沿岸的俯沖帶上，而這一帶經常發生裡氏7—8級甚至更高級别大地震。作為全球第三大核電國家，日本危險的地質條件是全世界獨一無二的。之後，莫雷特分析了她曾考察過的靜岡縣濱岡核電站。文章最後建議，鑒于大地震可能帶來的嚴重威脅，同時考慮子孫後代安全，從經濟效益考慮，日本當前應該将現有核反應堆的一半關閉，轉而以礦物燃料(如西伯利亞天然氣)發電來替代。莫雷特的預言最終應驗。據新華網報道，2012年2月19日，日本前首相菅直人接受采訪時首次承認福島第一核電站選址錯誤，沒有充分考慮海嘯威脅，輻射洩漏是“人禍”。n

技術管理失誤是福島核事故升級的主要原因

與東電公司将福島核事故完全歸結于史無前例的地震及巨大海嘯的疊加效應不同，獨立學者山口榮一(EiichYamaguchi)認為，東電公司高層管理者的技術管理失誤是事故升級的主要原因。為徹底弄清事故真相，以日本同志社大學教授山口榮一為首，包括HiroyukiMizuno、YoshioNishimura等八位獨立專家發起了“福島項目”，該項目旨在以獨立于任何政治或經濟力量的第三方角度探究福島核事故原因。為保證研究不受利益集團左右，項目隻以接受民間捐款的方式運轉。

山口榮一先後于2011年5月及11月在日本經濟新聞(nikkei)發表文章認為，事故發生初期反應堆溫度是“可以控制”的，是由于東電公司處置延緩使得事故升級，最終導緻“失去控制”的災難發生。文章指出:3月12日，核電站1号機組15時36分發生氫氣爆炸，19時04分開始“注入海水”。但此時，2号機組和3号機組雖失去電源供給，但其“隔離冷卻系統”(RCIC)仍在運轉，此時事故處于可控狀态，即反應堆燃料棒全部浸在水中的狀态。此時如果東電公司作出“向2号與3号機組注入海水”的決定，那麼這兩個反應堆就不會在此後陷入失控狀态，然而東電公司并未做出上述決定。第二天5點之前，3号機組陷入了失控狀态，即反應堆核燃料棒一部分露出水面，處于空燒狀态，随之發生堆芯熔毀。之後8時41分，通風口被打開，高濃度放射性铯和碘四處擴散。東電公司最後不得不于事故後第二天9時25分向3号機組注入海水，不過為時已晚。在向3号機組注入海水時，2号機組仍處于可控狀态。然而，東電公司經營者并未做出向其“注入海水”的決定。即使在事故發生第三天，即14日13時22分，2号機組的RCIC停止運轉，17時即将進入空燒狀态後，“注入海水”的決定仍未做出，直至19時54分。

針對東電公司所謂“海嘯規模超出預料”導緻事故發生這一說法，文章從工程設計角度指出，核電站反應堆是存在“最後堡壘”(TheLastFort，即堆芯冷卻裝置)的，“超過預料”說法并不科學。1号機組中“隔離冷凝器”(IsolationCondenser，IC)以及2、3号機組的“隔離冷卻系統”(ReactorCoreIsolationCoolingSystem，RCIC)就是所謂的“最後堡壘”。IC可以在失去電源情形下，持續冷卻堆芯8個小時，其升級版RCIC冷卻堆芯持續時間在設計上可達20小時以上。在這段時間，反應堆處于“可以控制”的狀态，東電公司應利用這段時間先用貯水罐内淡水進行冷卻，一旦淡水消耗殆盡，需立即果斷注入海水，這樣就有可能使反應堆繼續處于可控狀态，避免事故發生。

事故中，“最後堡壘”之所以未發揮作用，山口榮一認為存在兩種可能性:一種可能是“最後堡壘”在最後未能及時有效的運轉起來，或者在運轉過程中，某處出現漏水，最終反應堆失控。另一種可能是東電處于經濟上考慮，有目的避免注入海水，避免海水侵蝕導緻反應堆報廢。山口榮一通過查閱相關資料後證實:1号機組IC系統按設計繼續運轉了8小時，3号機組RCIC系統繼續運轉了20小時以上，2号機組RCIC系統繼續運轉了70個小時。三個反應堆中的“最後堡壘”都發揮了作用。因此，此次核事故的本質不是核電站因自然災害而受損的“技術缺陷問題”，也不是現場應對不力的“工作人員問題”，而是未能及時做出“注入海水”這一決定的“技術管理問題”。若追究事故責任，東京電力公司高層經營者難辭其咎，他們未能真正理解從“可以控制”到“失去控制”所帶來的嚴重後果。n