书城科普读物能源开发新探
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第12章 神秘的洛斯阿拉莫斯

原子核裂变被发现的前夕,奥本海默正致力于研究宇宙射线与原子核的相互作用。他听到原子核被劈裂的消息后,立即把自己的注意力转移到这一新发现上,甚至和朋友们谈起它对战争时期物理学研究和战争本身的影响。

1942年春天,奥本海默应康普顿的邀请,到芝加哥大学物理系讨论快中子与核的相互作用和原子弹问题。布赖特辞职以后,他被正式任命为“金属计划”理论部主任。奥本海默反对布赖特那种以过分的保密措施来限制学术自由的做法,鼓励大家进行自由讨论。在伯克利,他组织了一个包括物理学家贝特和泰勒等人在内的学术小组,讨论原子弹模型。考虑到他没有实验和组织经验,康普顿曾专门派另一位物理学家曼西作他的助手。奥本海默凭着自己的敏捷和特有的开朗、谦虚及随和,领导着这个小组取得了远比过去快的进展。奥本海默在1942年初,就感到有必要建立一个新的陔研究中心实验室,一方面为核科学家和武器专家提供一个自由讨论的场所,另一方面也便于保密和管理。格罗夫斯请求美国政府批准了这一建议。

1942年11月,奥本海默与格罗夫斯选择洛斯阿拉莫斯作为新的实验基地。洛斯阿拉莫斯在新墨西哥州的一片沙漠环绕的大山之中,距离最近的小镇圣菲大约50公里,是一个出口很少的闭塞地方。这里原有一所小学,附近还有不多的农场。当奥本海默他们选定这里后,美国军事工程部和其他军事单位立即开始了紧急的工程建设。奥本海默等一批科学家也带着小型加速器等仪器设备不断地进入实验室。

奥本海默开始时对困难估计不足,认为只要6名物理学家和100多名工程技术人员就足够了。但到1945年时,实验室发展到拥有2000多名文职研究人员和3000多名军事人员,其中包括1000多名科学家。

鉴于大多数科学家都反对实验室的军事化管理,格罗夫斯同意加州大学成为洛斯阿拉莫斯名义上的管理单位和合同保证单位,基地的军队负责实验室建设、后勤供应和安全保障。这就保证了实验室内部的自由学术讨论。奥本海默极力主张学术民主和学术讨论,他认为这是科学研究的基本原则,特别对于军事研究,它是激励优秀科学家创造性的最好方法。在开始时,出于保密考虑,他只允许在他的办公室和格罗夫斯的临时办公室里安装直接对外的电话。但在铁丝网的内部,他反对格罗夫斯提出的在每个实验室配备监视岗的意见,竭力降低军事当局对科学研究的影响。奥本海默鼓励科学家们大胆地讨论原子弹的有关科学问题,提出即使看门人的意见也会对原子弹的成功有一定的帮助。

奥本海默注意倾听任何人的意见,掌握着整个实验进程。有些参与核研究的物理学家后来回忆说,他们自己甚至都不如奥本海默清楚自己工作的细节和进展计划。在很多问题上,都是由于奥本海默的决断才取得突破,保证了原子弹研制时间表的执行。他在科学家、普通职工和政府官员中的威望越来越高。有一个人曾经说过:“在洛斯阿拉莫斯建筑工地上,必要时,每个人都愿意为奥比而赴汤蹈火。”

洛斯阿拉莫斯素有“诺贝尔奖获得者集中营”之誉,奥本海默没有获过诺贝尔奖,却拥有如此高的个人威望,担任着这个“集中营”的“营长”。他的组织才能与人格魅力由此可见一斑。

罗斯福总统在1942年为原子弹计划批准了4亿美元的财政支持,这笔款项分为22亿的曼哈顿计划研究费用,18亿的原材料采购费用。美国全国都为这个计划做出了牺牲,例如,橡树岭核基地曾一度耗用了美国电力供应的10%。洛斯阿拉莫斯的科学家负责整个计划的协调,他们在交通等方面拥有比国会议员还要高的优先权。在洛斯阿拉莫斯,军队一方面强化安全检查制度,另一方面昼夜为科学家和他们的家属创造良好的生活条件,成为美国历史上科学家和军队最成功的一次合作。

美国还与它的盟国英国和加拿大建立了多种联系和合作,得到了有价值的技术情报和铀原料供应。1943年,英国派出了以查德威克为首,包括玻尔的核研究小组来到洛斯阿拉莫斯、橡树岭等基地,与美国科学家一起研制原子弹。

原子弹的一个重要问题是如何触发它。在科南特的建议下,美国防卫研究委员会于1943年派出了美国军队中最优秀的爆炸专家之一——基斯塔科夫斯基到洛斯阿拉莫斯从事这方面的研究。最简单的触发办法是,把一个高于临界质量的球形裂变材料分为两块,在发射时利用普通枪机触发装在一个半球后面的普通炸药,炸药的推力在一个方向把一个半球推至与另一个半球相合。裂变材料中一般存在着自发裂变,如果推合时间大大小于自发裂变引起的链式反应的时间,使裂变材料在飞散前达到临界质量,原子弹就会发生爆炸。

来自华盛顿大学的物理学家尼德迈耶曾提出了一个向心爆炸的方案:把不同性质的炸药放在球形裂变材料外部的不同点上,炸药爆炸时,会类似透镜聚焦一样,产生一种向心力,它可以缩小触发时间,延长裂变材料的约束时间。由于枪机触发是成熟的技术,也能满足铀弹的要求,向心法没有能被列入紧急项目,只有尼德迈耶、基斯塔科夫斯基等人坚持小规模地研究。

1944年初,西博格等人发现从铀反应堆生产出来的钚-239,因含有少量的钚-240而有着比铀材料更大的自发裂变本底,它能使材料的链式反应时间常数小于普通枪机的触发时间,其后果是钚弹的裂变材料很可能在发生爆炸以前被气化掉,因而大大地减少甚至消除原子弹的威力。将钚-239从钚-240中分离出来面临的困难,将比分离铀-235的困难更大。这一突如其来的问题有可能使整个原子计划前功尽弃。尼德迈耶大胆地提出用他的向心法来触发钚弹。贝特在理论上估计这种方案是行得通的。

在广泛地听取了各种不同意见后,奥本海默果断地决定,立即采用这个方案,这才使得在美国原子弹研究中占有重要地位的钚弹计划起死回生。

氢弹原理的突破

苏联第一颗原子弹的爆炸成功,对美国的科学家与官方人士来说,都是骇人听闻和出乎意料的事件。在此之前,美国官方认为苏联如果完全依靠自己的力量研制原子弹,可能需要15~20年。美国科学家虽然认为苏联有一流的科学家,如果全力以赴工作的话,需要的时间可能会缩短,但他们又认为这种可能性很小,对原子弹的国际控制协议有可能在苏联原子弹出现以前实现。

事实已经很清楚,美国的核垄断被打破了。美国原子能委员会的一些军方代表,如施特劳斯等人,提出了加速研制“超级”原子弹——氢弹的问题。

关于氢弹结构的具体细节,各个核国家至今仍然严格保密。氢弹的设计与制造要比原子弹复杂得多。下面我们就简要地介绍一下氢弹原理突破的具体过程。

在20世纪20年代,大多数物理学家都认为原子是由质子和电子组成的。中子被发现后,人们又相信原子核是由一定数量的质子和中子组成的。但实验表明,一些轻原子核的质量并不完全是质子和中子质量的整倍数,而是小一些。根据爱因斯坦著名的质量能量转换公式,原子核质量的这种微小减少意味着,如果能设法用像氢核这样的小原子核合成更大的核的话,那么小核子在合成过程中将会以损失部分质量为代价,放出巨大的能量。一些想像力丰富的物理学家猜测,这可能是行星巨大能量的来源,甚至有人试图用正处于发展过程中的量子力学去定量地计算这个富有挑战性的问题。伽莫夫就是其中之一。

伽莫夫原籍苏联。他在20世纪20年代时就与英国、德国等西方物理学家有很密切的联系,对行星能量采源问题发生了很大的兴趣,并且在20年代末为行星的内部运动勾画出一幅大致的图像:行星的内部处于极高温的状态,元素以离子状态存在着,小的原子核在热运动帮助下克服了静电的排斥力,相互碰撞聚合成大的原子核,同时也放出巨大的能量。这就是现代科学中的核聚变过程。

伽莫夫这种理论模型的实验根据全部来自于天文观测,当时没有人梦想人们有朝一日能够在地球上得到这种高温,从而实现核聚变反应。

1933年,伽莫夫离开苏联来到欧洲,继续从事核反应的理论研究。美国华盛顿州的乔治·华盛顿大学想聘请他去工作,‘他也希望能建立一个专门研究核聚变和行星问题的研究中心,于是就以此作为他应聘的条件。乔治·华盛顿大学接受了他提出的条件,伽莫夫便于1934年来到了美国。他上任后立即开始网罗人才,进行这方面的研究。泰勒就是在这种背景下去美国的。1935年8月,泰勒应伽莫夫的邀请,来到美国乔治·华盛顿大学,担任理论物理学教授。

伽莫夫认为,首先应该搞清楚热核反应研究的困难,找到努力的方向。他于1938年春组织了一个专门讨论热核反应的讨论会,希望借此机会唤起美国物理学家对热核反应的兴趣。会议正像伽莫夫预计的那样,没有得到明确的结论,但热烈的讨论给了大家以推动和启示。德国核物理学家贝特在会议后短短的几个月内,就为行星的热核反应建立了一个很具体的、令人信服的模型。

贝特系统地研究了物理学家们以前提出的各种热核反应模型,收集和分析了大量有关太阳光谱、天文观测和核物理实验的数据,在此基础上提出了自己的新见解。在他的行星热核反应模型中,四个氢核经过所谓“碳循环”合成一个氦核。在这种核子的重新组合过程中,将有07%的质量被转化成各种形式的能量。正是它使太阳光芒四射,为人类提供了无限光明。根据贝特的计算,一些行星的内部温度能高达摄氏2000万度。根据热力学定律,每个原子核的平均动能超过1700电子伏特,由于原子核在这种热平衡状态下不会因碰撞等原因而损失能量,一些原子核将拥有足够的动能去克服原子核之间的静电势,从而实现核聚变反应。贝特假设在行星的内部存在着一些特殊性质的力,阻止了大多数聚变中放出的光量子逃出行星。简单地说,一个辐射量子在“诞生”后平均运动几个毫米就会被吸收掉,吸收辐射量子后的原子核又会放出一个方向无规的新辐射量子。由于这个原因,一个辐射量子要经过1万年的时间才能从太阳的中心“扩散”到太阳的边缘,整个太阳就像一个不透明体,其边缘的温度将大大地小于其中心的温度。贝特计算出太阳的中心温度为摄氏1700万度,太阳的表面温度仅为摄氏6000度,很小的核反应率和极小的辐射量子逃出比率,使得太阳在10亿年中才将1%的氢转化成氦,损失了微乎其微的质量。

贝特的计算和天文观测符合得很好。他指出,人们在地球上不可能得到这样高的温度。即使能使一些原子核发生热核聚变反应,由于反应产生的能量会立即扩散,反应只能维持几个毫秒时间,这只能是爆炸性的反应。由于处于非平衡状态下的原子核在实现核聚变反应前会因碰撞而损失能量,聚变反应所需的温度要比行星中缓慢地进行的反应所需的温度高得多。

一年之后,原子核裂变的研究转移了许多核物理学家的注意力和工作方向,美国的物理学家很快就卷入了旨在军事应用的核裂变研究和原子弹的研制工作。贝特的全部精力都集中到有关原子弹的理论计算上,没有功夫顾及热核反应。泰勒却溶深地被贝特的模型所吸引,幻想能在地球上模拟太阳的内部情况,实现热核反应,使人类可以从取之不尽、用之不竭的水中获得动力和能量。

从1941年起,泰勒就在哥伦比亚大学协助费米研究核裂变。1942年初,费米在反应堆研究上取得了原来预计到的进展,他确信原子弹会成功,对泰勒说:“我们现在在原子弹的研制上看到了很乐观的前景,这种核爆炸能否用来触发类似于在太阳中进行的那种反应呢?”泰勒立即认真地研究了这个问题。哥伦比亚大学的物理学家尤里不久前刚发现氢的同位素氘,它比普通的氢多一个中子,在原理上更容易发生聚变反应。于是,泰勒将氘用在他的计算中。由于没有找到合适的模型和缺乏足够的实验数据,泰勒从几个星期的计算中得到了否定的结果,即原子弹爆炸产生的高温不足以触发氢或者氘核的聚变。

1942年春,泰勒应奥本海默和康普顿之邀去芝加哥大学金属实验室和加州大学伯克利分校讨论原子弹的理论问题。在芝加哥,泰勒遇到了另一位热衷于热核聚变反应的物理学家科诺宾斯基。他们合作计算后发现,氘核的聚变反应很可能被原子弹爆炸所产生的高温触发。科诺宾斯基还提出,可以用氢的另一种同位素氚作聚变材料。贝特在与他们讨论时指出,这是降低热核聚变反应所需温度的有效办法。

1942年夏,奥本海默在伯克利组织了一个有关快中子和原子弹理论讨论会,泰勒在会上兴奋地向大家报告了他们的讨论结果。由于地球上存在着大量的水等含氢物质,奥本海默很担心原子弹爆炸时会触发它们的聚变反应,导致地球的毁灭。他曾专程去密歇根找康普顿讨论了这一可能的危险。

在洛斯阿拉莫斯的初期,奥本海默为了搞清聚变反应的原理和原子弹产生的次级粒子和高温对氢同位素的影响,优先安排了有关聚变的实验,如测量氚的性质,泰勒也埋头于这方面的理论工作。不久之后,由于研制原子弹的任务日益繁重,时间日益紧迫,因此洛斯阿拉莫斯在热核聚变方面的工作被迫停顿下来了。

广岛事件不仅给世界和平带来了阴影,也从心理上挫伤了参加并主持核研究的物理学家,很多人再也不愿意去研究那些威力比原子弹更大的新武器了。对热核聚变反应有很重要见解的贝特和费米,都急于返回到大学的教室和实验室,奥本海默不久后也离开了洛斯阿拉莫斯。在奥本海默的提议下,物理学家布雷德伯里接任洛斯阿拉莫斯实验室主任。实验室一方面继续改进和完善原子弹,另一方面开始向基础科学研究、特别是核物理和高能物理转变。

这时氢弹在技术上的前景也是很暗淡的。贝特估计,即使是用氘和氚作聚变材料,热核聚变反应所需的触发温度也要在摄氏1亿度以上,而美国在广岛投下的原子弹爆炸所产生的最高中心温度才达到摄氏5000万度。1945年11月,贝特在美国参议院原子能特别委员会作证时说,尽管氢弹可以成为核聚变的一个实际应用,但最重要的是要产生其温度比太阳中心温度高得多的热源,这在目前是难以做到的。

一直致力于揭开热核聚变秘密、模拟太阳内部情况的泰勒认为,现在是开展氢弹研究的好时机。他呼吁:“实际上没有根据将我们的注意力只放在现有的原子弹上,它只是首次尝试的结果。……在原子弹这样新的领域里,我们应对新的惊人发展有所准备。”他指出,物理学家们的努力可使我们对氢弹的认识逐步清晰,并走原子弹走过的同样的道路。泰勒提出,如果洛斯阿拉莫斯实验室同意他的氢弹研究计划,他可以留下来担任理论部主任。布雷德伯里则认为,原子弹是在战争情况下研制出来的,尚未真正成为一件可信赖的实用武器,美国国防需要的是完善后的原子弹。因此,他不想将日益减少的人力物力投到前途尚很暗淡的氢弹研究方面。

布雷德伯里很希望泰勒能够担任贝特原来的职务——理论小组负责人,他们二人之间进行了一次极不友好的谈话。泰勒用他所常用的那种咄咄逼人的口吻说:“我还得看一看,什么更好些,究竟是试验十几个普通的原子弹呢,还是致力于热核问题的全面研究!”

布雷德伯里也没好气地回答说:“很遗憾,这个问题正像您应该知道的那样,是不在讨论范围以内的。”

于是,泰勒拒绝了他的邀请,回到芝加哥大学,一边从事教学和培养研究生,一边继续进行氢弹的研究。

1946年,奥地利物理学家瑟林从基础物理学研究出发,探讨了氢弹的问题,并把其结论发表在一份科普杂志上。瑟林在文章中首先追述了用人工实现粒子之间的相互作用问题,分析了热核聚变反应所需要的条件,特别是能量和温度。他将可能的核聚变反应分成三类:

氘-氘反应。把氘放在钚弹的外围,钚弹爆炸后的碎片带有1亿电子伏特的能量,它们在出射过程中可能会与氘碰撞而传递一部分能量给氘,后者将通过氘-氘反应产生氦核和一个中子,同时释放出300万电子伏特左右的能量。

钚-氘弹。将钚与氘混合在一起,氘有很大的机会与裂变碎片直接碰撞;聚变反应的几率因此而增大。这种炸弹的困难很难将原料的临界体积减小,将核反应维持在一定的时间内,从而限制和减小了核弹的威力和效率。

锂-氢弹。锂的原子量为7,原子序数为3.在几百万度的高温下,锂核会与氢核发生作用产生一个质量数为8、电荷数为4的中间核,这个中间核立即会衰变成两个氦核,同时放出1700万电子伏特的能量。锂和氢都是可以在工业规模上生产的,它将使氢弹的造价降低,而它的单位质量的爆炸力将比原子弹大1000倍。瑟林想像将触发热核聚变反应的原子弹做成一个中空球壳,聚变材料放在它的中心,原子弹爆炸时产生的高温将足够触发氢弹的爆炸。瑟林认为它将是氢弹研究的方向和希望。

瑟林的目的本来在于介绍物理学的新发展,但就是这个粗略的讨论却很正确地指出了氢弹的发展方向。

中国的核武器

20世纪50年代初,刚刚从战争的废墟中站起来的中国人民渴望和平地建设自己的家园,但极其严峻的形势也摆到了年轻的共和国面前:一方面,人民政府接收的是一个旧中国遗留下来的烂摊子,科技与经济十分落后,百废待兴;另一方面,帝国主义不甘心其侵略政策在中国的彻底失败,除了在经济技术上对新中国进行全面封锁外,还在军事上严重地威胁着我国的安全。1950年6月,美国发动了侵略朝鲜的战争,并且不顾中国政府的严重警告,把战火烧到鸭绿江边。6月27日,美国又悍然宣布派第七舰队侵入台湾海峡,武装侵略中国领土台湾。美国依仗手中的核武器,横行霸道。有的好战分子甚至叫嚣要对中国发动核战争,进行核恐吓。

在手持核武器的帝国主义面前,中国人民深深懂得,要反对核战争,粉碎核讹诈,保卫祖国安全,维护世界和平,中国就一定要有强大的国防,一定要有自己的核武器。但是,旧中国在原子能方面只有为数不多的科学家在专门研究机构中从事研究工作。中国的核武器研制工作的起步异常艰难

1946年,由于物理学家严济慈、钱三强的推荐,在法国国立科学研究中心的资助下,在上海中法大学镭学研究所工作的放射化学家杨承宗,进入了著名的法国巴黎大学镭学研究所,师从约里奥·居里夫人深造放射化学。解放初期,周恩来号召国外留学生回国参加祖国建设。杨承宗正好完成学业,两次拍电报给先期回国的物理学家钱三强,要求回国,报效生他养他的祖国,实现自己崇高的理想。临行前,约里奥·居里先生对他说:“你回去告诉毛泽东,你们要反对原子弹,就必须有自己的原子弹。原子弹也并不是那么可怕,原子弹的基本原理也不是美国人发明的。”约里奥·居里的话语不多,但充满了鼓舞的力量。他相信自己的学生,也相信中国可以而且一定会制造出原子弹。约里奥·居里夫人还将亲手制作的10克含微量镭盐的标准源送给杨承宗,在核研究方面给予中国具体的帮助。

1955年初,中国发展原子能事业的决策工作开始了。周恩来约见钱三强、李四光和刘杰等人,详细询问了中国核科学的研究人员和设备、资源等情况,还向他们了解发展核能技术所需要的条件等。

政治局经过讨论,通过了原子能发展计划,代号为“02”。

1949年11月1日,南京中央研究院与北平研究院合并,成立了中国科学院,中国政府邀请海内外华人科学家帮助创建现代化的科研机构。科学院以外的一些学术团体,如中国物理学会,也积极参加研究工作。该学会约有570名成员,其中包括10名积极从事核科技研究的科学家,他们是钱三强、王淦昌、彭桓武、何泽慧、赵忠尧、邓稼先、朱洪元、杨澄中、杨承宗、戴传曾。在以后的几年里,一些在国外学习、工作的科学家,如张文裕、汪德昭、王承书、李整武、谢家麟等也陆续回到祖国;还有原来分散在各高校工作的朱光亚、胡济民、虞福春、卢鹤绂、吴征铠、周光召等都被组织起来了。

1950年上半年,中国科学院重新组建其下属的各研究所,新成立了一些,研究机构,近代物理研究所就是其中之一,吴有训、钱三强分别担任该研究所的所长和副所长。6月,这些学术带头人决定重点开展原子核研究。中国政府也要求外交部有选择地邀请一些外国专家访问中国,帮助中国进行建设,其中包括科学技术现代化建设。在以后的几年里,核物理研究继续被列为国家的研究重点,并支持近代物理研究所从事这一领域的研究工作。同时,加速培养这方面的专门人才,逐步形成一支比较强大的骨干队伍。

同年,经周恩来同苏联驻华大使尤金多次谈判,苏联政府正式通知中国政府,在和平利用原子能方面提供一座7000千瓦的重水型实验反应堆和直径为12米的回旋加速器,并接受科学技术人员去苏联实习。

1956年4月,周恩来对当时担任军委总干部部第一副部长的宋任穷说,要从军队里调一个中央委员出来加强地质战线。宋任穷思考了两天,毛遂自荐,对周恩来说:“就把我调出来吧。”周恩来在1956年7月向中央作的《关于原子能建设问题》的报告中,提出成立“原子能事业部”的建议。毛泽东同意周恩来的意见。1956年11月,国务院正式提交一届人大常委会议通过,决定成立第三机械工业部(1958年2月改为第二机械工业部),任命宋任穷为部长,副部长是刘杰、刘伟、雷荣天、钱三强,后来又增加了袁成隆。

从此之后,中国的原子能发展事业正式踏上了征途。

五十年代末和六十年代初,由于中苏关系破裂,中国“大跃进”政策失误和国内自然灾害的影响,国民经济进入严重困难时期,尖端武器的研制该“下马”还是“上马”的议论越来越多,越来越公开化。有人认为,国家处于特别困难的时期,肚子都填不饱,就不要花那么多钱去搞一时看不见摸不着的尖端武器了,原子弹、导弹的研制工作应该停止。有人认为,原子弹、导弹应该搞,但是国家现在太困准,尖端武器的研制工作应该放慢速度。

陈毅说:“即使当了裤子,也要把原子弹搞出来。”

中央专委在周恩来主持下,3年内召开9次会议,卓有成效地组织了原子弹、导弹研制工作中的协作攻关等问题。

为了给我国第一颗原子弹起一个代号,物理学家朱光亚提议并经核武器研究所所长李觉同意,把苏联来信拒绝提供原子弹教学模型和图纸资料的日期——1959年6月,作为我国第一颗原子弹的代号,即“596”。

中国研制核武器胜利在望,少数大国为了保持核垄断的地位,不愿看到中国拥有核武器,想方设法进行阻挠和破坏。

在美、英、苏三国联合遏制中国进行核试验的大背景下,中国的科技专家们努力工作,发愤图强,在核武器的研究方面取得了一系列重大的突破。到1964年夏天,我国终于全面突破了原子弹技术难关,取得了原子弹研制方面的巨大成就。

可疑的设施是一个能够在两个月内投入使用的核试验基地。”根据这一情报,美国国务卿腊斯克发表了一个特别声明:“中国将在最近进行一次核爆炸试验。”美国的情报虽然准确,但它是无法阻挡住中国进行核试验的步伐的。

1964年8月初,中国第一颗原子弹开始总装。

9月1日,核试验预演结束。当时传来消息,国外可能有人正在策划对中国的核设施进行破坏,以阻止中国掌握核武器。这样,何时爆炸中国第一颗原子弹,便更加紧迫地提到中共中央和中央专委会的议事日程上来。为此,周恩来于16、17日两天主持召开中央专委会第九次会议,听取张爱萍、刘西尧关于原子弹预演情况的汇报,综合分析国际形势,慎重研究正式试验的时机。周恩来综合大家意见,提出两个方案:一是早试,将在本月下旬下决心;一是晚试,先抓三线研制基地的建设,选择机会再试。他说:“我们要设想一下原子弹炸响后的情况,再决定爆炸试验的时间,国庆前下决心。”周恩来本人倾向于早试。无论早试还是晚试,准备工作不能有丝毫松懈。至于核试验的具体时间,待报请中共中央政治局常委和毛,泽东做最后决定。

9月21日,周恩来致信毛泽东,请示爆炸的时间。当晚,毛泽东在信上批示:“已阅,拟即办。”

9月22日,周恩来在毛泽东、刘少奇等参加的中共中央政治局常委扩大会议上汇报了首次核试验的准备工作和中央专委会的试验方案。会议做出了早试的明确决定。

9月23日,周恩来召集贺龙、陈毅、张爱萍、刘杰、刘西尧等开会,传达中共中央政治局常委扩大会议的决定。他兴奋地向大家说:我向毛主席和少奇等同志作了汇报,他们同意第一方案。原子弹的确是吓人的,主席更大的战略想法是,既然是吓人的,就早响。这样,任务更重了,不是更轻了。试验的时间看来需在20天以后了。10月有4次好天气,中旬可能赶上也可能赶不上,还有下旬一次;11月上旬还有一次,到11月下旬就不好了。要把风向、放射性微尘飞散距离详细计算,搞出资料。原子弹响了,影响就大了。万一不响;后果如何,还要找参加核试验的专家进行专门研究。

周恩来还指出,为了防备敌人万一进行破坏,由总参谋部和空军研究,做出严密的防空部署;由刘杰负责组织关键技术资料、仪器设备的安全转移;由陈毅组织外交部进行对外宣传工作的准备;张爱萍、刘西尧赶赴试验现场组织指挥;除我和贺龙、罗瑞卿亲自抓以外,刘杰在北京主持由二机部、国防科委组成的联合办公室,负责北京,与试验场的联络;要规定一些暗语、密码。他还郑重地叮嘱:“一定要保护好我们自己的专家,东西要转移保存下一部分。不是破釜沉舟,一锤子买卖。”

尽管进行了这样周到细致的准备,但仍有相当的风险。万一试验失败,消息泄露,将造成不利影响。为了绝对保守原子弹试验的秘密,周恩来对与会人员规定了严格的保密纪律。他说:“希望你们对家里人也不说,不要一高兴就说出去。邓颖超同志是老党员、中央委员,不该说的我不向她说。任何人不该知道的,不要知道。”他还对后到会的陈毅说:“你可不能讲啊!”陈毅知道周恩来是提醒他在以外长身份接待外宾时不能说了出去。他操着四川口音爽快地回答:“我不讲哇!”

张爱萍和刘西尧返回西北核试验现场,将周恩来的指示传达给现场上万人员。周恩来以身作则的表率行为,使大家受到深刻的教育,有效地保证了第一次核试验没有发生一起泄密事件。

根据气象情况,周恩来将核爆炸的零时选定为1964年10月16日巧时,并得到了毛泽东的批准。当基地的人们知道这个确切的时间后,他们想起了一个有趣的故事。

基地有一个姓杨的技术员,在1964年10月1日国庆节的前一天晚上做了一个梦。当他醒来后,冲出帐篷;大喊道:“党中央已经审定通过爆炸时间了!”当别人问他是怎么回事时,他激动地喊着:“我梦见党中央已经确定了爆炸时间,它包括3个‘十五’。”

当时无人能说得清楚,这3个“十五”究竟代表什么意思。现在这个梦有了比较能够自圆其说的解释:第一个“十五”表示中华人民共和国成立15周年;第二个“十五”表示从10月1日起往后数15天即10月16日;第三个“十五”表示原子弹将在那天的15时爆炸。

也许是纯属巧合,也许是后人的编排。不管这个梦是真是假,它已经成为中国核武器发展史上的一段趣话了。

10月14日13时,原子弹静卧在铁塔上那个纯金属构造的银灰色小屋里。这个铁塔由8467个构件组成,高102米,重70吨,在耀眼的金色阳光辉映下,傲然挺立。

10月15日15时,有关技术人员完成了原子弹核心部件的装配和几道关键的工序。现场总指挥张爱萍带领技术人员作最后一次检查。离开铁塔时,他有点恋恋不舍,便取下相机,想拍张照片留念,但又考虑到现场不准个人拍照,自己不能违例,他就没有拍照,没有留下自己在那伟大的历史时刻的身影。当将军后来回顾当时的情景时,仍然感到有点遗憾。

围着铁塔,在约60公里的范围内,呈放射状地摆列着近百项效应工程和实物:飞机、军舰、大炮、坦克、装甲车、桥梁、铁路、战时工事和民用楼房,还有马、狗、猴于、老鼠、种子以及各种测试仪器设备等。真像一个大干世界,应有尽有。

罗布泊戎装待命,静候震撼世界的庄严时刻。

10月16日凌晨6时30分,一切不必要留下来的人员撤离现场。现场指挥所设在离爆心23公里外的孔雀河畔的山坡——“721”高地,指挥这次具有历史意义的核试验。

下午,李觉、张蕴钰和两位工程师最后一次来到塔上,安装了电引线,做了最后一次检查。当他们在离爆炸零时前50分钟回到地面时,周围的人们关心地询问他们为什么比预定的时间晚下来4、5分钟,李觉回答:“我一定要亲自确认没有任何的差错。”

接着,他们撤离到现场指挥所,李觉把塔的也控装置的钥匙交给了控制室的领导。采取这一安全措施,是为了保证原子弹不能被爆炸塔附近的任何人引爆。这也是爆炸前最后时刻的一个检查环节。

总指挥部的电话全天24小时与北京总理办公室的电话接通,张爱萍最后一次报告说:“总理,安装工作已经结束,一切顺利,请指示。”

周恩来平静地说:“预祝你们成功!”

张爱萍发出最后指令。

在主操纵员读秒到达零时,“起爆”命令发出的一瞬间,只见罗布泊大漠深处出现一道红色的强烈闪光;紧接着,腾空而起一个巨大的火球,犹如出现第二个太阳,天空和大地被照得一片通红;爆炸形成的蘑菇云不断上升扩张;稍后,一阵惊天动地的巨响震耳欲聋,好像要把苍穹撕裂似的。

这时,试验现场欢声雷动,全体参试人员激动万分,热泪盈眶,互致祝贺。

15时4分,张爱萍眼望高耸蓝天的蘑菇云,问王淦昌:“这是一次核爆炸吗?”

王淦昌肯定地回答:“是的!”

然后,张爱萍给北京的二机部打电话:“请找刘杰同志。”

在二机部原子弹试验办公室里,刘杰正和几名干部焦急地等待着。电话铃突然响了,接电话的同志太紧张了,以至把话筒掉到了桌子上。刘杰一把捡起来,听到张爱萍激动的声音:“请报告周总理和毛主席,我们的第一颗原子弹爆炸了!”

“再说一遍。”

“原子弹爆炸了,已经看到了蘑菇云!”

“我马上报告!”接着,刘杰抓起了专用电话:“我是刘杰,请周总理讲话!”

“我是周恩来!”

“总理,张爱萍同志从试验基地打来了电话,原子弹已经爆炸了,看到了蘑菇云!”

“好,我马上报告毛主席。”

几分钟后,周恩来给刘杰回电话:“毛主席指示我们,一定要搞清是不是核爆炸,要让外国人相信!”

刘杰立刻把毛泽东的指示传达给张爱萍。张爱萍回答说,这确实是一次核爆炸,这一点已经被充分证明了。

这时,刘杰不由自主地开始抖动,他又给周恩来打了电话:“我们的第一颗原子弹已经爆炸成功。这是一次成功的核试验!请党中央和毛主席放心。”

张爱萍向周恩来报告后,随即赶赴爆区,检查爆后的各种效应情况。两个多小时后,张爱萍、刘西尧等签发一份经多方专家认定的关于原子弹成功爆炸的报告,将它电告毛泽东、周恩来、林彪、贺龙、罗瑞卿:确实实现了核爆炸,威力估计在2万吨TNT当量以上。

张爱萍这位儒将诗兴大发,怀着喜悦的心情,欣然吟出《清平乐·我国首次原子弹爆炸成功》一词:

东风起舞,壮士千军鼓。

苦斗百年今复主,矢志英雄伏虎。

霞光喷射云空,腾起万丈长龙。

春雷震惊寰宇,人间天上欢隆。

是啊,这一欢隆的历史时刻终于来到了!

1964年10月16日傍晚5时,周恩来陪同毛泽东、刘少奇、朱德、邓小平、董必武、彭真、李富春等党和国家领导人,在人民大会堂接见3000多名大型音乐舞蹈史诗《东方红》的演职人员。他满面春风地向大家宣布:“同志们,毛主席让我告诉大家一个好消息,我们的第一颗原子弹爆炸成功了!”

中国第一颗原子弹爆炸成功,在国内外引起了强烈反响。在国内,中国人民充满了民族自豪感,对国防力量的增强欢欣鼓舞;在国外,友好国家和团体认为,中国有了原子弹,显示了自力更生的威力,是亚洲历史上的一个辉煌功绩。

矛盾与评估

在西方,特别是在核发电量最大的美国,围绕要不要发展核电的问题,展开过旷日持久的几乎是全民的大辩论。双方各有利益背景,当然也有站在中间纯技术立场上的,其观点各具特色。我们还是先把各种有代表性的意见摆出来,最好不要加进主观的褒贬,让大家从中领略二番美国人有关核辩论的概况,也许还能由彼及此,思考一下我们身边已经发生的或将来有可能发生的事情。

自从海军上将里科弗1954年发起建造世界上第一艘核潜艇,后来在北极冰下成功地航行以后,他又将潜艇上的小型反应堆按比例放大,建成了世界的第一座可输进电网的核电站,核能的商用价值便得到了确认。

1963年在新泽西州建立起515万千瓦的核电站。经济分析表明,核电最便宜,从而1965年出现核能在市场上一窝蜂地上马的局面。

因此,60~70年代是美国核能蓬勃发展的时期。70年代初,有人针对这种情况开始担起心来。他们假定100年后全世界都用核能,那么约需3000个“核公园”;按每园8个反应堆计,遍布世界的24000个反应堆是安全保障的一大问题。

人们提出一系列政治性的疑问:这些“核公园”分布的国家主权和管辖权如何呢?难道一国会允许邻国不采取严密的防范措施就建造这样的核电站吗?任何微小的疏忽都会给邻国的土地和人民带来千百万年的毒害。谁能确保核电站的安全?

有人还提出技术上如何处理热污染问题:电力生产高度集中的“核公园”不仅把大量的废热置入水中,而且会造成大面积的“热岛”。

虽然那些真正需要能源的州赞同修建核电站,但几乎所有的州都反对在本州境内处理核废料。20世纪70年代末期,各州的这种观点就已很明确。1980年,17个州反对美国联邦能源部提出的一个报告,该报告提出了一些适宜处理核废料的地点。

由于核废料问题涉及到各州的切身利益,它们劝阻联邦政府不要采取单方面行动。

核废料的运输,这也是一个麻烦问题。

与20世纪50年代的情况相反,核能在大学校内不受欢迎,而且由于它的前途不稳定,使很多学生不敢进入这个领域。1980年,获得核子工程学学士学位的学生人数下降19%,硕士学位的人数财下降10%。这些情况的出现是从1979年3月28日三里岛核电站发生事故后开始的。

至1979年,在美国已有72座领有执照的核电反应堆在运转。全世界具规模经济的核能的良好安全记录是其他任何能源工业无法相比拟的。在竞争剧烈的地方,新事物往往是要经受各种非议和挑剔的。

三里岛发生的一次并未为外界觉察的事故,使核能的命运开始不妙起来。

当宣传媒介知道这一事故以后,反核活动分子耸人听闻地对核能大加挞伐。

从此出现了两极分化的核能政治。

一方面是亲核分子低估低度辐射的危险的倾向,他们担心公众因对辐射危害的惊恐而拒绝使用核能,或者为避免增加防护措施的花费,夸张它的优点,而掩盖其缺点。

另一方面是反核分子,夸张低度辐射的危险性,夸张核电站意外事故的严重性,对所有将来的核能发展计划都持否定态度,而没有认识到其他能源的不良后果。

劳伦斯研究所一副所长认为:“所有对某种能源最经济的学院式辩论都是没有用的。”

美国核协会环境科学部主任则说:“普通民众受不负责任的新闻工作人员所操纵。其实,在辐射方面来来说,我们必须认识到130×1016致癌可能性,危害是极其微小的。”

“氢弹之父”泰勒博士也出来说话:“工业用反应堆非常安全,我们目前仍不知道在美国有任何人的健康曾被这种反应堆的核部分所伤害。”

在美国的有关核能的辩论中,比较实质性的争论焦点核废料处理问题。

有些人反对建立核废料处理场所,也不希望高或低辐射废物经过他们的街道或储存在他们居住地的附近地方。核电站每年有1/3的堆芯或约30吨的核废料必须更换及处理。而现在这些用过的燃料捧,只能堆积在各核电站所在地。

有人怀疑:高放射废料在几万年内都是个难题。钚的半衰期24万年,因此需要50万年才会变成无害。任何人造结构物在时常变动的社会结构与战争、革命及社会动乱的变迁中,能将高放射废料隔离几万年吗?

但美国政府与工业界的科学家则十分坦然,认为核废料可以贮存于地层结构下,如盐矿层或花岗岩层中。这些结构在经过亿万年以后仍保持非常稳定的状态,远长于高放废料的生命期。例如,在美国西南部有盐矿的存在,就足以很好地证明它们自恐龙时代以来一直没有受地下水的影响(因为水很容易将盐溶解),而地下水可将辐射产物带回生态环境。这些盐层是在亿万年以前远古的海洋干涸时形成的。因此作为核废料的贮存所是很安全的。

另外,对废物本身的处理法如采用玻璃融封罐是否可靠,人们也提出了怀疑:剩余辐射的放热反应可能会分解玻璃。有人则认为这不是个问题,因为盐有高传导系数,它们可将罐内废物产生的热很快传导扩散出去。

不论处理核废料问题是技术问题还是政治问题,在美国正式开辟一个永久废料储存场所前,这场争论不会有完结。但有些专家则认为,实施计划酌主要绊脚石,是政治上的而非技术上的障碍,他们断定核废料可与生态环境隔离几十万年而不会产生危害。

他们提出一个论据,认为自然界已经为我们提供了一个例子证明辐射废料可在几百万年间不被移动。位于西非加蓬共和国的欧克洛(Oklo)的铀矿核裂变产物,经考证,是远古时代亿万年前自然核反应堆运转的结果。地下永曾将铀矿浸透而将产生的中子减速并形成一个小型的核连锁反应堆。虽然经过漫长的地质年代,已经全变成了核裂变产物,但是大部分放射性核素仍保持未动。这个例子证明,放射性核素在自然界中迁移的可能性有限。

拥护与反对建立核电站两方面争论的结果,促使新建核电站的成本发生急剧变化,因此核能是否经济又重新出现了问题。建设一个核电站,过去在60年代只需要2亿美元,到了20世纪80年代几乎上涨20倍。所以80年代初,核电制造商未收到任何新的订单。这就是外界获悉美国核电“死讯”的原因。

人们十分忧虑。

尽管如此,1980年末的哈里斯民意调查发现,人们对核能的态度是正反两面平衡,赞成及反对者各占47%,其余未定。后来,核能在能源供应上有最高的增长率,比煤高25%,这种大幅度增长的原因在于:核能安全地提供廉价的电力。

虽然反核势力不肯妥协,核能复原的征兆还是在抬头,这正如美国人在估计摒弃核能的后果时指出的:“在未来几十年中,节约能源与采用煤作为代替核能的主要替代晶,两种选择中的任何一种都不便宜。摒弃核能会进一步使美国经济增长减慢,摒弃核能产生的巨额经济损失可能在3000~12000亿美元之间。”

现在,美国已投身于一项新的能源战略,其中包括逐步增加对核能的依赖。前总统布什批准了一项旨在未来10年内大幅度减少美国对石油依赖的能源总体计划,该计划显示出美国在减少“温室”气体,促进核能发展以满足其电力需求的决心。

这一项美国国家能源战略是1991年2月下旬公布的。1985年以来,美国的石油进口量持续稳步上升,当时已占到总消费量的42%。

这一战略,号召节约能源和增加能源生产。为此,

——将精简法规,以加速天然气、石油和水力电厂以及核电厂的建设;

——通过改革核电厂和核废料处置厂址许可证颁发手续,开发“下一代”安全反应堆的新型设计方案,来鼓励更多地利用核能。

这些措施使得核工业界能够通过降低发电成本,增加核电厂的安全性和可靠性来满足电力需求。到2010年,核能发电量将比90年代初规划多10%。

这份战略文件断言:到2030年,美国新增发电量中的大部分可以用清洁而安全的核能来满足。前提是:①原先的核电厂运行寿命延长;②在规划新的发电能力时,能源界的决策人物能再次从技术上、政治上、经济上研究“核电选择”的可行性。

透过布什要求1992年用于核能的研究经费比1991年增加18%、用于节能和可再生能源技术的研究经费增加17%,美国能源专家们看到了实施新能源战略的第一个信号,因而受到了鼓舞。

核安全分析

综合各方面的情况来看,核电是安全和干净的能源。

被有些人描绘得十分可怕的放射性危害,说穿了,真是微乎其微。核电站附近的居民每年所受放射性剂量只有03毫雷姆。如果要给大家一个感性上的对比,那么一个人若抽1枝烟的话,就相当于吸收5毫雷姆,透视一次X光所受的放射性剂量是20~100毫雷姆,坐一小时飞机所受的放射性剂量是05毫雷姆。从这些数字就充分说明,把核电站的放射性危害视若洪水猛兽,是不必要的。

我们在前面指出煤炭作为能源的缺点,并不是想在目前就取消这种传统能源。相反,现阶段煤炭仍是包括中国在内的世界的主要能源之一;中国在制订技术政策时,还需要确定大力建设以山西为中心的煤炭能源基地。但是,在必须发展核能的地方和时候,科学工作者就要不失时机地为决策提供科学的论证。

核电的各种材料来源中,虽然也有类似煤炭在生产中出现的对环境的危害,可是由于核燃料的能量高度密集,使其危害的范围要小得多,人们对此综合地作过考察。1982年瑞士由于使用核电站,全国的整个能源系统排放C02减少了1/4左右。

但目前当我们在选择电站时,听到的对燃煤火电的指责远少于考虑核电时遭到的非难,这是人们受传统观念束缚的一个具体反映。

现在,我们就要比较深入地分析一下核电的安全性能,并且要在同其他能源系统作比较以后进行综合评价。

核电的安全性究竟怎样呢?为了解决这个问题,有些国家的核电站对外开放,组织人们参观。实际情况说明,核电不但是安全的,而且它的危险性比其他许多能源都小。

核电站反应堆的核装料部分决不会发生原子弹那种爆炸,它的潜在危险是强放射性裂变产物的泄漏,造成对周围环境的污染。

原子弹是由高浓度的(大于93%)裂变物质铀-235或钚-239和复杂而精密的引爆系统所组成。通过引爆系统把裂变物质压紧在一起,达到超临界体积,于是瞬时形成剧烈的不受控制的链式裂变反应,在极短时间内,释放了巨大的核能,产生了核爆炸。而反应堆的结构和特性与原子弹完全不同。反应堆大都采用低浓度裂变物质作燃料,而且这些燃料都分散布置在反应堆内,在任何情况下,都不能像原子弹那样把燃料压紧在一起而发生核爆炸。而且,反应堆还有各种安全控制手段,来实现受控的链式裂变反应。在设计上总是使反应堆具有自稳定特性,即当核能意外释放太快,堆芯温度上升太高时,链式裂变反应自行减弱乃至停止。因此,在任何情况下,反应堆的核燃料部分决不可能发生原子弹那种核爆炸。

针对核电站的危险,为防止事故的发生,在设计中,采取了种种安全措施,其主要出发点是防止燃料元件的不正常温度升高和阻止裂变产物大量逸散到环境中去。如果能做到这两点,也就保证了核电站的安全。安全的具体措施如下:

(1)为了防止放射性物质的泄漏,核电站设置了四道安全屏障。

第一道屏障是核燃料芯块。

第二道屏障是锆合金包壳管。

第三道屏障是压力容器和封闭的一回路系统。

第四道屏障是安全壳厂房。由于有安全壳厂房的屏障,对厂房外的环境和人员的影响微乎其微。

(2)可靠的控制保护系统。

当反应堆的功率过高,温度上升较快,中子数增加需用的时间太短,冷却剂流量过低时,通过控制系统可迅速实现停堆,或降低功率以免损坏堆芯。还可以采用流量控制、化学补偿和液体毒物来实现控制保护。仪表、信号和控制电路都工作在可靠的状态,对重要的参数,有三套独立的监测控制装置,并按照一定的原则动作。这样既能确保事故停堆,又可避免因仪器故障引起的误动作。

(3)可靠的冷却系统。

该系统可保证反应堆在正常工作状态或发生事故时将燃料发生的热量带走,避免燃料元件烧毁。例如,轻水堆失去冷却水的事故是假想的严重事故。如果管道破裂,其中最严重的情况是一回路最大直径的管道破裂,造成两个断口涌出,致使反应堆失水。堆芯将要烧坏,大量的放射性物质可能释放到安全壳内。此时,反应堆自动紧急停闭,多重安全设施立即起保护作用:其一,由于一回路的压力陡降,应急堆芯冷却系统中的安全注水箱立即自动顶开逆止阀门,向一回路紧急注水,补偿系统中流失的冷却剂;其二,与此同时,应急堆芯冷却系统中的高、低压安全注水泵相继起动,把贮水箱中的水连续注入反应堆一回路,保证堆芯得到水的淹没和冷却。安全壳喷淋泵也同时起动,把水喷入安全壳内,使壳内水汽冷凝,压力下降,放射性物质被水吸收;其三,贮水箱中的水用完后,安全注水泵立即改从安全壳地坑吸水,再循环拄人反应堆,确保长时间冷却需要。耐压的安全壳厂房始终保持严格密封,不使放射性物质泄漏。

核电站的没计和制造标准比常规工业要高得多,并且,为达到这些标准而实施的质量控制和质量保证也要严密得多。核电站甚至以可能性极小的假想的最严重事故作为安全没汁的依据,并加以纵深层层设防,确保安全。核电站是现代科学技术综合发展的产物,它的科学设计、精心制造、可靠的运行和多重安全措施使之发生重大事故的可能性比其他自然或人为灾害(如飞机失事、火灾、地震、水坝决口、飓、风等)要小得多。

究竟哪一种能源系统对人类的健康造成的危险性更大呢?回答这一问题不能只从其大小和外观来看,必须用单位能量所造成的危险——即对人类健康造成的总危险除以该能源系统产生的净能量来衡量。同时,还要考虑到全部能量的循环,如果仅仅计算和比较部分系统造成的危险性是不能说明问题的。

总的危险性是根据该能源系统所引起的死亡、创伤和疾病来评定的,同时要考虑能量生产的全过程,包括开始阶段、中间阶段和最后阶段。例如,对核电站和太阳能收集器,不仅要考虑建造和运行过程的危险性,而且还要考虑开采所需的沙、铜、铁、铀和其他原材料,以及把它们造成玻璃、铜管、核燃料棒、钢材等过程中的危险性,还要考虑运输中的危险性。

将核能、煤、石油和天然气等能源系统生产单位能量所造成的危险性进行比较,可以发现,核电站比烧油或烧煤电站的危险性要低得多。同时,计算结果表明:太阳能、风能、海洋能及木醇等多数非常规能源系统的总危险性比常规能源系统(煤、石油、天然气、水电等)和核电的大。

大11种能源系统中,天然气发电的危险性最低,其次是核电站,第三是非常规的海洋温差发电系统。其他大多数非常规能源系统都有很多的危险性。但所有能源系统中最高的是煤和石油,其危险性大约为天然气的400倍。

非常规能源系统有较大的危险性,是因为它们的单位能量输出需要大量的材料和劳动。太阳能和风能是发散性的能,很微弱,要积聚大量的能量需要相当大的收集系统和贮存系统。而煤、石油及核能系统属于集中形式的能,需要设备不多。天然气需要的材料最少,建造时间也最短,风能需要材料最多,太阳能光电池需要的建造时间最长。非常规能源系统需要大量的材料,这意味着要进行开采、运输、加工和建造等大量的工业活动。而每种工业活动都会造成一定的危险性,把所有危险性加起来,这些非常规能源系统的危险性就相当大了。

与许多人的直觉相反,非常规能源系统,如太阳能和风能发出每单位能量对人类健康的危险性,比常规能源系统(如天然气)和核电站要高得多。

下面将就很多人关心的核电厂运行安全及其管理作一叙述:

运行安全要素分解

从运行的角度来看,核电厂可以分为机组、操纵员、管理层三大部分,其中管理层包括领导和职能部门。管理层同时掌握着机组和操纵员,但是管理层不能直接干预机组的运行,只有操纵员才能改变机组的运行状态,因而形成了三个方面和两个关系:一边是操纵员与机组的关系,即人机接口;另一边是管理层与操纵员的关系,即人人关系。这样,运行安全研究与管理必须综合考虑上述三方面和两个关系。

根据历史经验,运行安全问题主要是人因,操纵员自然是运行安全研究与管理的中心。通俗地说,电厂的一切理应围着操纵员传。与操作员有关的要素有人员选拔考核、初始培训、后续培训、任务分配和奖惩激励,其中任务分配是运行班组内部的人人关系。总的目标是要有一个合格的能胜任的操纵员运行班组。

机组作为电厂实体,为操作员提供运行的物质环境。机组一般要经历设计、制造、施工、安装、调试、维修等几大过程。其中设计制造将赋予机组足够的安全裕度和可靠性,以忍受一定程度的故障和人为差错。在运行阶段,维修是关键点,它保证机组处于设计所规定的正常状况。与运行安全有关的机组要素包括电厂布局、标识、色彩编码、物质条件和清洁度等。同时,还要考虑高温、噪音、电气、化学等对操纵员伤害的。工业安全因素。

管理是操纵员所必需的环境,它与物质环境同等重要。管理就是服务,它包括政策、制度、大纲、计划、协调、保障等六大方面。

在人机接口方面,应当关心的问题有主控室设计(实体布局与环境条件)、辅助诊断手段、模拟机、维修培训设施和运行规程等。

在人人关系方面,应当特别注意的有安全素养培育、管理态度、资源分配、自我学习能力、上下交流渠道等方面。

只有具备了良好的物质环境、管理环境、人事环境,由合格的操纵员掌握,良好的机组才能创造良好的运行记录。

运行安全管理

安全是不能直接管理的,我们只能管理促进安全所必需的电厂条件,其中也包括高层管理人员对安全的态度和承诺,推进全厂的安全素养。

由于核电发展阶段上的原因,以及人力物力智力的,限制,到目前为止核电厂主管和国家核安全局对核电安全的管理侧重于设计和施工,以及操纵员的取证工作,基本上还是静态的局部的。今后,为适应核电厂投运的形势,安全管理应当将机组、操纵员、管理层三方面,人机、人人两关系都管起来,实现有机的全方位管理。

运行安全管理方法与执照审评过程的管理方法是全然不同的。在“是”“非”之间,管理的内容更多的是行政性的而不是技术性的,管理的方法也主要靠对话协商,鼓励业主积极考虑如何改进运行安全。当然,对于严重违章,主管部门仍须辅以一定的制裁措施。

运行安全管理中很重要的一点是,应当设立一定的标准,建立业主表现系统评价大纲,检查业主的管理质量,促进和支持业主建立和维持安全素养。

运行安全问题,只要通过努力,对公众不可信赖的安全性是完全能做到的。

三里岛事故

在没有发生前苏联切尔诺贝利核电事故以前,国外核电站多年运行的情况表明,核设备(包括反应堆主体、燃料元件等)的事故较少,而常规设备(如阀门、泵、蒸汽发生器等非核设备)事故较多。因为对核设备的研制比较重视,例如燃料元件,经过长期的研制后,还在反应雄内外作多种形式的考验,技术上达到了比较成熟的地步。工业上推广的各类核电反应堆的核设备基本上末遇到严重的困难。而常规设备却常出事故,成为核电站停电的主要原因。20世纪60年代初,汽轮机事故曾是核电站的主要事故。20世纪70年代以来,回路设备事故又成为主要因素。如1972年内,美国核电站造成停电事故的主要部件是阀门、泵的轴密封和蒸汽发生器,其中蒸汽发生器的事故占总事故次数的40%,泵和轴密封事故占20%。

美国宾夕法尼亚州,距首都华盛顿往北约莫两个半小时路程,哈里斯堡附近的三里岛核电站(84万千瓦),环境幽美,绿树葱葱,河平如镜。1979年3月28日日凌晨在这里发生了一次较大的事故。少量放射性物质释放出来,许多人暂时疏散或离开了那一地区。新闻宣传工具对这一事故作了详尽的报道,因此在电站的整个地区及其更远的地区引起了恐慌。鉴于这次事故涉及到广大公众利益及对核电站发展的影响,下面需着重叙述一下事故是如何发生的。

三里岛核电站是压水反应堆结构。当时反应堆正在稳定地接近满功率运行,清晨4时,蒸汽发生器给水系统出了点毛病(一台把汽轮机冷凝水送回去的给水泵发生了故障),因此汽轮发电机自动脱扣了,控制棒插入反应堆。反应堆功率下降,至此还没有发生什么事故。三台备用给水泵本应供应必要的给水,可是它们没动,正如事后才搞清楚的,那是一个通往蒸汽发生器的阀门给错误地关闭了。8分钟之后才发现这个错误,打开了阀门,但蒸汽发生器已经烧干了。

因此,一次水冷却剂温度和压力增加,顶开了稳压器上的安全阀。这时,冷却剂就跑到一个称之为骤冷箱的容器里去了,骤冷箱是用来凝结和冷却从反应堆系统内释放出来的物质的。两个小时之后操纵员才搞清楚稳压器安全阀卡住了,一直保持开的状态;因此大量冷却剂被释放出来,最后充满了骤冷箱,冷却剂冲破了箱上的安全膜而流出来。含有放射性的冷却水灌进了安全壳厂房,一直流进疏水坑。同时,反应堆压力继续下降。随后,紧急堆芯冷却系统启动了。高压泵把水补进反应堆容器,根据操纵员的观测,看来稳压器已灌满了水,这样它就不起作用了。因此他们决定关闭紧急冷却系统。后来又停了反应堆主泵。这样严重缺水造成堆芯过热并烧干。

虽然产生功率的裂变已经停止了,裂变产物衰变热仍放出大量余热,流过堆芯的冷却剂流量不足以冷却燃料棒,燃料棒受到某种程度的损坏。大量的放射性,特别是氙、氪之类的气体与碘一道从反应堆释放出来。根据设计,系统的疏水泵自动地把放射性水从安全壳抽进隔壁辅助厂房的贮存罐。贮存罐满了,放射性物质经过过滤器跑到大气中去。在没法把水弄回安全壳的过程中又使一部分放射性物质释放到大气中去了。后来反应堆冷却系统终于又恢复了运行,堆芯温度开始下降。然而,有迹象表明,金属,水反应产生了氢。有人认为在反应堆压力容器顶部形成了一个大气泡,其中的气体有可能发生爆炸。所以,千方百计地干了好几天。以防爆炸。但是这个大气泡是否真的存在也说不清楚。放射性气体跑出来不久,就用装在飞机、卡车和附近固定地点的探测器测量了大气污染情况。最准确的估计是任何人所受的最大可能剂量都小于100毫雷姆。这个数据是根据一个人在厂区边界连续照射了11天这样一个假设计算出来的,而透视一次X光所受的放射性剂量也就是这个量级。

从三里岛事故我们可以得到几点启示。要想找出所有问题的确切起因未必最重要,但我们可以引出许多重要的结论并评价事故可能产生的后果。这次事故是设计考虑不周、设备故障、操纵员误操作等综合原因造成的。设计上本不该让改射性水有可能抽到安全壳外面去,而且任何人都不知道;比外,应设置监测仪器使操纵员充分了解系统的热工水力状态。设备失效主要是稳压器阀门卡住。这次事故中整个设备运行相当好,但阀门、泵和开关存在许多失效事例。这些故章在制造过程中采取更严格的质量控制,在使用时采取更严各的检验保养是可以消除的。操纵员一而再、再而三地误操作,包括关闭了给水管线阀门,对稳压力器的状况判断错误,关闭了紧急冷却系统泵和反应堆冷却泵。

反应堆出事故后,他们立即对空气、水、牛奶、鱼、水果、肉类、土壤、河流沉积物等做了近一万个取样检查试验,并对50英里范围内的200多万居民进行抽查,之后在给总统委员会的一份报告中说:“这次事故没有对人们健康造成大的影响”。1985年9月,宾夕法尼亚卫生部公布的——项调查结果指出:“事件发生后,没发现附近居民患癌率上升”,人们所受的辐射量“远没有比一次X光透视的多”。

三里岛核电站事故造成韵经济损失大致如下:电站清理与恢复费用约4亿美元;购买火电费用,事故发生后每月为1800万美元,到1979年10月降到1000万美元;疏散8公里内的3000多户家庭(10000人)的赔款费约120万美元,工资损失赔款约77万美元;核管理委员会,由于该公司从1978年8月以来发生的17项违章操作而罚款约155万美元。

这次事故的出现,对常规设备受到了重视,制造厂商接受了教训。但其后果所带来的影响,各人的看法很不一致。反对核电站的人认为,这次事故证明了他们的观点,核电站不能确保居民的安全,所以核电站应该统统关闭,至少是停肆新堆。而支持核电站的人指出,三里岛事故没有伤一个人,紧急冷却系统发挥了作用,在如此误操作的情况下堆芯状态比预计的要好,这次经验教训会使我们采取新的预防措施并对操纵员加强培训。

核电的发展过程

1986年10月,总部均设在巴黎的国际能源局和经合组织属下的核能源局,分别发表报告,指出整个西欧今后仍会致力发展新能源,尤其是发展核电厂;如果停止发展石油以外的能源,可能在90年代再次陷入能源危机。从实际来看,前苏联核电厂发生事故,对欧洲震动最大,但并没有影响欧洲各国续建核电站的计划。例如:联邦德国反对派要求在10年内取消核电站,但是政府并不放弃继续新建5个电站的计划,到1990年,联邦德国核电站发电能力达2230万千瓦。

法国也有反核组织,但在民意测验中,支持兴建核电站的占65%,它将继续兴建17个新的核电站。

前苏联计划的核能曾以特别快的速度发展。根据苏联从1986年到2000年的经济和社会发展的基本方针;苏联到1990年生产14800~18800亿度电,其中3900亿度电来自核电站,约占20%。同1985年相比,到1990年通过发展核能节约了7500万~9000万吨标准燃料;苏联解体后,俄罗斯科学家还提出建造地下核电站的方案。

再从日本方面来说,1985年的核发电能力仅为2452万千瓦,占全国总发电能力的16%;到20世纪80年代末核发电量达1590亿度,占全国总发电量26%。而其他能源发电量所占比例是:油占25%,天然气占21%,水力占14%,煤占10%,地热等占4%。核电占据鳌头,因此,日本电力工业已开始进入以核电为主力的时代。1992年6月的统计表明;日本运行的核电站有42座,装机总容量为3000万千瓦。

日本核电的发展值得我们注意。

日本电力设备的结构,战前是“水主煤从”,战后从20世纪60年代初起变成“油主水从、煤从”。20世纪70年代,特别是第一次“石油危机”后,发电用能源向多样化发展。在这一过程中,同油电在整个发电量中的比重下降成正比,核电飞速增长。

核电在日本所以能够异军突起,主要在于核燃料用在发电具有很多优越性。在至今人类能掌握的各种发电能源中,它是最经济、稳定的高效能源。

日本从1966年建成第一座核电站以来,核电站从未发生过大的事故。

日本的电力公司非常重视普及核电知识的宣传。在核电站比较集中的地方,都有由他们出资建成的核电展览馆,供市民免费参观,里面有反应堆的模型和显示核发电整个过程的挂图等。看过之后,因不了解核发电而产生的不安,就会消除。日本人民因受过原子弹伤害,对核问题比较敏感。但是由于认识到核电和核弹的区别,在资源缺乏的日本发展核电有利,因此,并不一般地反对建核电站。就是反对建核电站的部分在野党,近些年态度也有变化。

1986年7月18日,日本综合能源调查会的原子能部,提出了对21世纪日本核电远景的预测报告,根据这一预测,2010年,日本发电用核反应堆将达86座,2030年,将达112座;核发电设备能力,2010年、2030年将分别达到当时的35倍、55倍。过25~30年左右,日本用的电,每两度中就有一度是核电。

日本综合能源调查会是通产大臣的咨询机关。它的这个预测报告制定于前苏联切尔诺贝利核电站事故之后,在制定报告过程中,国际油价已经出现大幅度下降。但是这个报告证明,日本并未因为这两个因素而动摇今后发展核电的基本方向。

据日本通产省资源能源厅1987年初发表的数字表明,就是在1986年日本核电站的开工率达762%,创历史最高水平。

资源能源厅说,1986年,日本全国运转中的各种类型的核反应堆共有32座。平均开工率自1982年以来,已连续五年超过70%。这在西方发达国家中也是高水平的。若同1985年统计的开工率相比较,日本的开工率仅次于联邦德国。

最后,再看一看核发电量最多的美国。

美国开发核电已有悠久的历史,据美国能源部1986年统计,美国有100座核电站在运行,核电站数量居世界第一位。当时还有27座正在兴建中。他们长期以来在开发核电方面积累了丰富的经验。美国核电站多年的建设和运行经验证明,核电站事故发生的可能性虽然不能绝对排除,但百分比是微小的。如果在设备和管理方面,严格地按照科学规定办事,事故是可以避免的。

美国核能专家认为,选择优良的核反应堆堆型是确保核电站安全运行的关键。迄今为止,发生严重事故并危及人体安全酌,一般都是石墨堆,而压水堆不容易发生严重事故,即使发生事故,由于种种安全措施,放射性物质也不易因外泄而引起对环境的污染和危害人体。

由于经济需要等方面的原因,美国核电站绝大部分都建在人口稠密的城市附近。但是,因为核电站建造者严格遵守核规章委员会制定的安全标准条例,所以核电站从未出现过实际威胁附近城市居民安全的严重事故。美国核规章委员会要求核屯站的建造者在提出建造申请时,必须制定相应的安全保障措施。经过核规章委员会严格审查认可后,才发放建站许可证。核电站在建造和运行期间,核规章委员会要定期进行检查,如果发现问题,有权对核电站提出包括停止运行在内的各种要求。

这些,都无疑为世界核电的发展提供了宝贵的经验。

美国、前苏联、归本及欧洲大部分地区的情况是如此,其他地方的个别国家,虽有点变化也就无关大局了。因此,国际原子能机构1987年2月公布的。数字表明,世界核能发,展总的趋势没有受切尔诺贝利事故太大的影响,1986年又有21座核反应堆联网发电,新增加核发电量2094万千瓦。

当切尔诺贝利事故煽起世界性的反核浪潮宁息以后,人们能够比较冷静地对事件作出公正的评价。1987年初,21国欧洲委员会议会就核安全问题举行了听证会。他们拿1986年4月26日切尔诺贝利反应堆发生爆炸和起火,对人的健康造成的已知的和估计会产生的长期影响,与普通电厂同其他辐射源对人们的健康和环境带来的危险作比较。专家们得出了基本一致的看法,认为尽管发生了这次核事故,利用核燃料发电仍然比利用普通燃料发电要安全得多。

前苏联的国家原子能利用委员会副主席说,如果重新用煤和石油等有机燃料来发电,对人们的健康和环境带来的危险将会大大增加。

设在维也纳的国际原子能机构核安全部门的负责人也说:“人们现在已认识到‘煤和石油燃烧后产生的物质’对我们的环境是一个重大的威胁”。他提到了一例子,一个发电能力为100万千瓦的普通电厂在城市居民中引起死亡的人数和生病的人数可以分别达到3~30人和2000~20000人,而一个发电力相仿的核电厂在正常运转的情况下引起死亡和生病的人数最多分别是一个。

对于核能的安全性已经为国际所公认。

核能的优点是十分鲜明的,其能量密度大,功率高,为其他能源所不及。这就容易使安全装置集中,提高效率。人们往往忽视,功率小设施就分散,即使微小的危险也随之分散而导致经常发生大量不被人发觉的各种事故。

在能量储存方面,核能比太阳能、风能等其他新能源容易储存,后者常常什么时候有,什么时候才能利用,除非安装储存缓冲器,但这种装置目前价格昂贵。核燃料的储存占地不大,在核船舶或核潜艇中,也同样占据不大空间,因为它们两年才换料一次。相反,烧重油或烧煤设备需庞大的储存罐或占地很多。

核电作为一种新兴的能源事业,已在世界能源中占有举足轻重的地位,但它并非十全十美。正像其他任何先进技术一样,核电既能造福于人类,也伴有一定的潜在风险。从对核能的指责声中,我们就听到了一些对生态环境的影响以及其他疑虑。例如,台湾北部核能一、二厂和南部的核三厂,对沿海渔业就有不小的冲击;南湾的珊瑚也因受到废热水浸害而死亡。

其实,无论是核电站还是火电站,都有余热排人环境,因此废热对环境的影响并不是核电站独有的,只是程度上有差别。核电站通过冷却水排入水中的余热要比火电站高约35%~50%。

世界上很多国家把核电站建在沿海,利用海水作冷却水,既可为核电站提供无限的冷却水,又比河水能更好地消散余热,减少余热对环境的影响。为了尽可能减少余热对天然水域的影响,人们还采取了不少措施,如制定排放标准,限制排放引起的升温;选择合适的排放位置及排放方式;提高热转换效率;余热利用等。

日本核电站排水温度一般高出海水温度有7~9℃,进入海域后扩散很快,温度迅速下降,一般在1~2公里外的水表面温度即降到1~2℃,因此对水资源不会带来有害影响。据国外报道,多数核电站附近的捕鱼量没有明显变化,有的地方还有增加。

核电站在投入正常运行时,进入废气、废液和固体废物中的放射性物质只是极少的一部分。核电站设有完善的三废处理系统,可对放射性废物实行有效的处理。在核电站周围还设置许多监测点,定期采集空气、水样、土样和动植物样品进行分析,监督放射性物质对环境的污染。放射性物质很难以有害量进入环境。

因此,担心和忧虑核电站污染环境和破坏生态平衡是不必要的。利用核电站循环水的排水灌溉农田;利用冷却永的余热为温室供热,培养瓜果和鱼类是可以做到的。

最后,从经济上的未定因素来考虑。一座核电站的服役年龄为30~40年,退役以后,其费用应当计人核发电的成本中去。

现在,世界上第一个投入使用的美国核电站,已经走完30年的运营期而报废。目前世界上已有或正在兴建的500多个反应堆,或早或迟也会走到这一步。美国能源部估计,美国现有16个反应堆将在本世纪末到期,到2005年将有53个反应堆,2010年有70个反应堆到期报废。现在看来,处理这些反应堆的成本比刚进入核电时代预计的高,报废日期又比预计日期提前,电站内金属管件受辐射而变脆的情况比当初估计的严重。为此,专家们已开始认真考虑核电站报废问题,提出了下列几种处置方案:

(1)封存处理:从反应堆中移走核燃料,并对辐射进行监控。这些措施实行之初十分简便,但一些专家认为,由于辐射要持续若干世纪,长期持续的警戒和监控,累计成本可能很高,最后还是不得不拆除。

(2)埋葬处理:从反应堆中移走核燃料,加盖一层厚厚的水泥壳,把整个电站区罩起来。苏联切尔诺贝利核电站发生事故后,就是这样处置的。埋葬具有与封存相同的许多优点,但实施中人员会受不同程度的放射性沾染。

(3)拆除处理:优点是无须背上长期警戒和维护的沉重包袱,而且站区随即可作他用,包括建设新的核电站。但问题在于对施工人员可能造成严重的辐射沾染,且拆除成本高。

美国希平波特核电站,成了第一个进行拆除处理方法的试验场。

因此,今后核能工业的发展,我们仍然应该谨慎地先建立核能工业发展的评估制度和严密的管理措施,这样才能使核工业健康发展而免蹈某些国家先行中所犯错误的覆辙。

世界核电工业之所以发展迅速,主要因为它具有较强的经济竞争力、环境污染较小、燃料丰富三个优点。在权衡利弊时,从现代的观点来看,无论如何,利还是大于弊。

目前,人类对核燃料即铀资源的勘探工作还十分有限。但是根据已经发现的天然铀矿,如果用于核发电,足可以使用几千年。

1986年的另一项重要科技成就是,日本金属矿业团在濑户内海的秀川县成功地建造了世界上第一座用海水提铀的工厂,这座于4月下旬投产的提铀厂年产10吨铀。海水提铀的工业化,为人类开发海水中数十亿吨铀储量迈出了可贵的第一步。

如果将这项储量考虑在内,那么,广阔的海洋几乎成为核燃料取之不尽的宝藏。

1686年,是核工业有沉痛教训的一年,也是获得很大成就的一年。

自核电站问世以来,由于工程技术的不断改善使核电站的运行性能不断提高,运行的安全可靠性日趋完善,事故发生率也在下降。这就使得核电站的时间利用率和负荷明显提高,进一步显示了核电站的经济效益和它在各类发电系统中的竞争能力。

诚然,核电技术的先进性和可靠性是确保安全的重要因素,但实行严格的科学管理同样也是确保安全的重要因素,这是人们从这场切尔诺贝利核事故中应该吸取的严重教训。

安全设备的日趋复杂化,促使我们必须把希望寄托在一系列复杂设备运行的安全无误上。那么能不能建造出包含内在安全因素的核反应堆呢?回答应该是肯定的。

瑞典研制成功的“内在过程绝对安全”反应堆就是具有代表性的新型反应堆。它的设计思想是:即使初级冷却系统失灵,堆芯仍能冷却下来。内在安全能保证不用复杂的安全设备,反应堆仍然能安全运转。

核电站的充分安全问题并非是不能解决的。

不可否认,切尔诺贝利事故对核电发展带来某些消极作用。然而,这并不能否定核电的优点。回顾核电的发展史,尤其是从世界性能源发展的长远观点看,核电站的发展前景是美好的。随着工程技术和管理水平的不断改善,必将给核电工业带来新的生机。

我们不妨再就日本的情况来说,这个国家非但没有停止发展核电,而且还着手制定了面向21世纪的核电长期战略计划,并以每年投产两座核反应堆的速度增建新的核电站。原因就在于日本已拥有一整套安全防护对策。

日本的安全对策是在“没有安全也就没有原子能利用”的前提下,从原子能发电设备的多重保护设计、国家制定严格的发展原子能发电的安全规则、原子能发电企业采取万全的运营措施、提高操作人员的素质、减少人为的失误、加强地方居民对核电站安全运转的监督和关注为内容,构成一套完整的安全防护体系。

日本在技术上把核反应堆运转过程中在堆内产生和积存的放射性物质全部密封起来,以免有害气体外泄。即使在运转过程中发生事故,也能把放射性物质封闭起来而不影响周围居民的安全。

他们实施多重防护主要包括:

(1)防止发生异常的对策:要求核发电系统在设计上必须留有足够的安全系数,选用的设备和材料必须保证质量,对施工质量也要有严格的要求和验收,发电系统中还配有在部分机器出现异常时能自动确保安全的“安全系统”,和一旦出现操作失误能确保整个系统安全的“连锁装置系统”。对投入运转后的核反应堆和涡轮机实施严格的定期检查。

(2)防止异常事故扩大对策:主要是在设计上配有一套能够自动检测,早期发现多种异常并使核反应堆紧急停止,自动消除余热的系统。

(3)防止放射性物质泄出的对策:配有一套出现异常时使用的反应堆堆芯冷却装置,它由高压注人装置、低压注入装置、反应堆堆芯喷雾器等系统构成。

日本政府不但订有各种核发电安全对策的规章制度,而且对核电站从设计、兴建到投产后的安全运转都实施积极的监督和干预。设计阶段,通产省首先听取各方专家对所设计核反应堆的安全性进行充分论证,然后由通产大臣发放准许制造的许可证。建设阶段,在对工程设计、施工方法和内容进行认真的审查之后,由通产省授予准建权。一个核电站竣工而未投入运转之前,通产省将对它进行严格的验收。

此外,对管理操作人员也进行严格的挑选和训练。新人进站后,首先要在有经验的操作员的指导和监督下见习一年,然后到操作训练中心参加标准训练课程的学习,才可担任辅机操作员。工作五至六年后,辅机操作员才能作为主机操作员走上关键技术岗位。具有六至七年主机操作员经历,并通过了国家考试者,才有资格被选拔为运转负责人。此外,主机操作员每三年需接受一次运转训练中心的模拟训练,辅机操作员每年需接受三次模拟训练。

为加强核安全的研究,完善核安全对策,日本科学技术厅决定,在核安全委员会内设立核事故分析专门机构。

核事故分析专门机构的任务是,研究如何从组织上保障核设施的安全,经常重新估价安全措施的可靠性,以防止重大事故发生。此外,这个专门机构还要制定紧急情况下的人员撤离方案,对引起事故的错误操作原因进行综合研究。

为加强核安全管理和防范措施,日本科技厅要设立两个咨询系统,一个是国外核事故可能造成对日本污染的预测预报系统;另一个是能够在核事故发生后及时提供切实可行措施的紧急技术建议系统。

预测预报系统以气象数据为依据,要能测出距日本2000~3000公里以内地区的核辐射剂量。紧急技术建议系统要掌握国内所有核成套设备的管道线路图和其他数据,在非常情况下根据这些数据,及时提出如何防止事故扩大及减少放射性污染等技术性建议。

日本科技厅认为,这些机构虽然是一种咨询性质的机构,但是他们可以协助核安全委员会,迅速地为国家制定有效的应急对策。

前苏联切尔诺贝利核电站发生事故后,日本更加清醒地认识到进一步强化安全对策的重要性。他们进一步充实完善国家有关发展核电的各种规章制度,使核电技术标准更加完善。国家对核电站实行有效的监督、管理,制定新的核反应堆的投产、废弃的规定与措施,制定与核燃料循环相应的技术标准。国家还建立专门的机构使安全检查制度化。加强核电企业的管理机能,把确保安全作为企业经营最重要的一环。

日本还开展“官、民、学”三位一体的研究体制,积极推进新的核发电技术和安全防护技术的研究,要做到防患于未然。同时还考虑应急状态下的防护措施,如发展专用机器人。

日本能做到的事情,别的国家也可以去做。核技术终将会成为一门可以使人完全放心的安全技术。

前苏联切尔诺贝利核事故这种坏事正在被各国认真总结教训,逐渐转变为推动本国核电事业健康发展的好事。他们完善了各种有关核能的法规,规定了核能委员会的职能、核能使用部门的职能和监督机构的职能。

在核能领域,由于切尔诺贝利的震动,1986年成了十分活跃的一年,我们国家还派出记者特意对西欧的核电部门进行考察访问。由于联邦德国核电事业无论在经济技术方面还是设备安全、管理严格方面均堪称楷模,记者对联邦德国核电事业作了一番巡礼,向中国读者提供了许多可作形象思维的感性材料。

对前联邦德国来说,“除了核电之外,没有别的选择”。

从前联邦德国的经验来看,核电除了清洁价廉之外,还有两个被我们曾经忽视的好处:一是推动高技术工业发展,带动相关部门同步发展;二是锻炼一支高水平的科研和建设队伍。以生产电力的多寡和运转率为标准,世界前七位核电站全部在前联邦德国。前联邦德国核电站以其经济效益高、设备可靠和人员专业化程度高著称于世。

前联邦德国的核电事业为人们展示了一个十分可信的现实,事实胜于雄辩;核能的高效及安全,只要人们严肃认真地对待,是可以做到的,是切实可行的。

目前,国际上核电站设计专家为提高核电站的安全系数进行了深入的调查研究。研究方向大体有两个,一是探讨地下核电站的可行性,二是增补地上核电站的保安措施,尤其是对意外险情的防范措施。研究的结果无疑将导致出现更安全的核电站。

对地上核电站安全运营问题的研究,得出了所谓综合保安的设想,并具体化为一些新的设计与运营规则。这些新规则要求,核电站设计者在设计时和操作员在值班时,均应考虑和分析可能导致事故的某些意外情况。现有核电站有一套对付反应堆发生设想有可能发生的故障的技术手段,但是过去美苏核电站事故表明,核电站在运营中会出现一些意想不到的情况,所以新规则要求核电站的设计中要有能够帮助操作员,在出观意外险情时及时排除险情的技术装置。

新规则的另一个重要部分是所谓“双防系统”。现有的核电站都有一个钢筋混凝土防护罩,旨在防止反应堆出故障时其放射性物质逸出而危害附近的人畜和环境。但已发生的核电站事故表明,单有这种防护罩还不行。一旦出现未预料到的情况而罩内压力猛升至5个大气压以上,罩本身就可能失去密封性甚至被胀破(爆炸)。新规则要求核电站附设一套可确保操作员使罩内压力及时降至通常水平的技术设备,必要时操作员还可以启动防辐射的过滤装置。这就是新规则所说的“双防系统”。

地下核电站的必要性和可行性问题,已被认定,它比地上核电站更为安全,并且经济和技术上都是可行的。前苏联的核反应堆的防护罩只有16米厚,反应堆内的熔融核燃料一旦逸出而压到罩壁上,不到1小时就会把罩烧毁。在新的“核电站-88”设计中,防护罩也只能耐受46个大气压的内部压力,电缆、管道等也只能耐受8个大气压,而在反应堆核燃料熔融事故中蒸汽与氢的爆炸会产生高达13~15个大气压的压力。所以,在未能设计出“绝对安全的反应堆”之前,应将核电站建在地下。目前所说的地下核电站,是把反应堆和控制系统建在石质或半石质地层中的中小型核电站。

据分析,这种地下核电站至少可保证运营中不危害周围环境,不发生切尔诺贝利核电站那种浩劫式的事故后果,而且便于封存寿终正寝的反应堆,减轻地震对核电站的影响。此外,把核电站转入地下还可以使核电站的建设得以在现有技术水平上得到发展,而无须等到“绝对安全”的核电站设计问世之后再发展核屯事业。进一步的分析表明,把4个机组的100万千瓦核电站反应堆和控制系统建在50米深的地下,建筑费用只、增加11%~15%,但如果把关闭核电站所需费用算进去,那么地下核电站的造价比地上核电站还要低一些。拿2个机组的50万千瓦供热核电站来说,将反应堆设在地下的建筑费用比地上同类核电站多20%~30%,如把关闭核电站所需费用打进去,则只多4%~11%。

1995年底时全球运营中的核电站为437个。

正在运行中的核电站,规模上美国居首位,其次为法国、日本、德国、俄罗斯、加拿大。法国核电占法国电力总量的782%,核电开发几乎达到极限。

国际上的分析家早于1993年5月作了预测,认为以后10年内亚洲对核电的需求将激增。

核能开发是世界各国21世纪能源战略的发展重点。

核电这门现代高技术产业正以它强大的生命力,克服它前进道路上的种种障碍,茁壮成长,日趋成熟。