福岛核事故:日本福岛第一核电厂放射性物质泄漏事故-中文百科频道

日本核电站的发展历程

全球有超过30个国家拥有核电站，机组总数441座。美国、法国、日本、俄罗斯和英国是拥有核电站最多的5个国家，其中美国的核电机组达104座。这几个国家的核电已经占它们总发电量的20%到30%。有资料显示，目前日本正在运营的核电机组有55座，在建的有3座，计划建设的11座，在亚洲名列第一。考虑到资源自给率低，而且核电不排放温室气体，对环境有利，因此发展核能成了日本的“基本国策”。作为世界第一大铀进口国，日本年进口铀的数量比世界主要产铀国哈萨克斯坦全年的产量还要多。

严格来讲，日本位于全球最集中的地震、火山带上，对于核电站的建设应非常谨慎，但日本又是一个典型的能源紧缺国家，使用核电确实是“不得已”的选择。日本1954年国会第一次通过核电预算，到1963年第一座核电站开始正式发电。在这期间，日本政府顶着民间的反对，通过一系列立法保证核电站安全。日本核电专家回顾那段历史时感慨说：“在日本想建核电站可不是件容易的事”。

日本的核能发电是从上世纪60年代开始的。根据国际原子能机构公布的最新统计数据，自1963年10月26日首次在茨城县东海村建成试验核电站以来，日本已拥有54座核电站。目前，日本的核发电能力在国际上排在美国和法国之后，为世界第三。

柏崎刈羽核电站为世界最大核电站，位于日本西北部新县。在2007年7月发生的地震中，这座核电站因发生核泄漏，曾一度被关闭数月。

福岛第一核电站，为东京电力公司的第一座核能发电站，位于日本福岛县双叶郡大熊町及双叶町，共有6个机组运转，总发电能力为4.7兆千瓦，是全世界25个发电量最大的发电厂之一。首个机组于1971年开始运转。

目前，日本国内有三分之一能源供给来源于核电站。日本经济产业省资源能源厅2006年５月30日制定了以推广核能利用、确保能源供给为目标的中长期“核能立国计划”大纲。核能在日本整体能源结构中的比重已经大幅提升，成为日本最重要的能源之一。n

事件回顾

福岛第一核电厂共有6台核电机组，1971年至1979年陆续投入商业运营，全部为美国通用电气公司设计的沸水堆，总装机容量469.6万千瓦。事故发生时，1至3号机组处于满功率运行状态，4至6号机组因检修换料处于计划停堆状态。

2011年3月11日，日本本州岛海域发生里氏9级强烈地震并引发特大海啸。地震破坏了福岛第一核电厂外部供电线路，海啸洪水淹没了应急柴油发电机及其相关的电源连接，造成1至5号机组完全断电。电源丧失使得反应堆仪表和控制系统失灵，堆芯余热无法导出，造成堆芯冷却水蒸发，1号至3号机组堆芯过热、燃料熔化、压力容器破裂，裸露的核燃料元件的锆合金包壳在高温下与水蒸气反应产生大量氢气，导致1、3、4号机组（3号机组的氢气通过共用通风系统流动到4号机组厂房）厂房发生氢爆，致使放射性物质直接向环境释放。按照国际核事件和放射事件分级表（INES），国际原子能机构将这次事故定为最高级别的“七级事故”，即特大事故。

环境和人体健康影响

根据联合国原子辐射效应科学委员会的评估，福岛核事故导致大量放射性核素向大气和海洋释放。总计向环境释放100～500PBq碘-131和6～20PBq铯-137（其中80%沉降到海洋中），分别相当于切尔诺贝利核事故释放量的10%和20%。周边环境受到污染，当地和日本经济遭受重大损失。福岛第一核电厂周边12个市町村根据中央政府或地方政府指令疏散了近16.5万人。

在2011年3月至12月参与抢险的近2万名员工中，数百人的累积剂量超过正常水平，其中6人超过监管机构设定的允许限值250mSv，最高为679mSv（对于挽救生命的行动，国际社会为抢险人员设定的应急辐射照射剂量限值为500mSv），但没有人患急性辐射综合症。持续对周边居民进行的体检表明：没有人的身体健康受到辐射的直接伤害。

周边环境治理

福岛第一核电厂周边环境去污工作正在按计划进行。随着这项工作的逐步推进，周边环境的放射性水平大幅下降，疏散令覆盖面积从2014年4月开始逐渐缩小，现已从最初的1150平方公里缩小至337平方公里，占福岛县总面积的2.4%。截至2021年2月，约3.6万人仍处于避难状态。

日本复兴厅民意调查发现，绝大部分疏散人员不愿意返回。在福岛县已取消疏散令的10个市町村中，实际返回居民人数仅占登记注册居民总数的近32%。为此，复兴厅决定从2021财年开始执行鼓励计划，为前往福岛第一核电厂周边12个市町村定居的家庭提供高达200万日元（1.93万美元）的补贴，为在这些地区创业的人提供高达400万日元的额外补贴，只要这些家庭居住或企业运营满五年。

含氚污水管理挑战

含氚污水管理和处置是福岛退役面临的一项紧迫挑战。主要受降水和地下水持续流入并与厂区污染物混合的影响，污水量在不断增加。为加强污水管理，日本从三方面采取措施：

一是实施包括建设地下水旁流系统和冻土式防渗墙在内的多项行动，降低污水增加速度，但无法将增速降为零；

二是建设多座污水净化设施，用于去除污水中的放射性核素；

三是由于没有除氚技术可供使用，建设了大量储罐，用于贮存经净化处理后获得的含氚污水。

截至2021年3月，福岛贮存的含氚污水总量已达约125万立方米，并且仍在以日均140立方米的速度增加，到2022年将达到贮存容量上限约137万立方米。

对于福岛积累的大量含氚污水，经产省专门委员会在从技术可行性、合规性和时间等方面对海洋排放、蒸汽排放、注入深地层、电解后氢释放、固化处理后地下埋藏和异地长期贮存等六种方案进行研究之后，2021年1月初步决定从两种方案即海洋排放和蒸汽排放中选择一个或两措并举。为试探各方态度，政府官员曾在2020年10月向外界透露拟于年底前作出向海洋排放污水的决定，但引发各方强烈反对。迫于外界压力，日本政府迄今尚未作出将污水排放入海的最终决定。

“2·13”地震影响

2021年2月13日，日本东北地区发生里氏7.3级地震，震源深度55公里，至少造成1人死亡、逾百人受伤，数千栋房屋受损。此次地震影响最严重地区有五座核电厂，即福岛第一核电厂、福岛第二核电厂、东海第二核电厂、女川核电厂和柏崎·刈羽核电厂。福岛第一和第二核电厂均已永久关闭。另外三座在福岛核事故后一直停运，没有机组重启。在地震发生后，五座核电厂辐射监测数据均未现异常，没有发生放射性泄漏。

对于备受关注的福岛第一核电厂，媒体多次报道称“2·13”地震导致安全问题，引发公众担忧。根据业主东京电力公布的信息，地震虽造成一定影响，但福岛第一核电厂总体上处于安全受控状态，退役治理工作未受到严重干扰。媒体报道内容和东京电力公司公布的信息主要涉及六起事件。

第一，福岛第一核电厂5、6号机组和福岛第二核电厂1号机组乏燃料池有少量水外溢，主要由地震引发的振动导致，乏燃料冷却未受影响，没有人员因此受到辐射照射。

第二，2月19日宣布福岛第一核电厂1号和3号机组安全壳内水位分别下降70和30厘米，主要原因是地震造成两台机组安全壳损坏程度加剧；水仍然被容纳在反应堆厂房中，因为没有迹象表明水泄漏到外部环境中。

第三，2月21日发现福岛第一核电厂1号机组安全壳内压力下降，可能是因地震引发了气体泄漏；没有发生放射性物质泄漏，因为厂区辐射监测数据没有出现异常。

第四，福岛第一核电厂3号机组的2台地震仪2020年发生故障，此后一直未维修，没能记录下“2·13”地震动数据，引发对东京电力公司危机管理不到位的指责。

第五，福岛53个污水储罐出现3至19厘米的位置偏移，5个储罐管道连接位置发生超过制造商建议限值的位移，没有发现管道有裂纹或其他异常情况，没有发生污水泄漏。

第六，在距离海岸线约8.8公里的渔场中捕捞出放射性元素铯含量达到日本国家标准5倍的黑鱼，其他鱼的放射性核素含量未见异常。有媒体暗示这是因“2·13”地震引发放射性泄漏。但这一结论值得商榷，因为新的泄漏不会仅导致一种鱼超标。

事故结果

2017年10月10日，关于东京电力福岛第一核电站事故的灾民诉讼案中，福岛地方法院作出判决，命令日本政府和东电向原告赔偿损失。

2019年3月14日，针对因东京电力公司（东电）福岛第一核电站事故主动到千叶县避难的19人提出的集体诉讼，千叶地方法院作出判决，否认国家负有责任，驳回原告关于国家赔偿的要求。

2019年9月19日，东京电力公司前董事长胜俣恒久等前高管被以“业务上过失致人死伤罪”强制起诉一案，东京地方法院宣判3人均无罪。

福岛核事故原因述评

地震海啸叠加效应是福岛核事故发生的直接诱因

根据东京电力公司当年12月公布的事故调查中期报告，福岛核事故直接原因是地震及其引发的巨大海啸。该报告由东电公司副社长山崎雅男领衔的内部调查委员会提交，内容包括“3．11”地震海啸对福岛核电站的影响、东电公司有关地震海啸及核电站严重事态的对策预案、福岛第一核电站4个机组受损及核泄漏经过等。

福岛第一核电站1－4号机组均为沸水堆。地震发生后，通过预先置入的中分子吸收控制棒，链式核反应中止，但仍需启动水泵供水来持续冷却堆芯，直至“冷停堆”状态。水泵启动需电源供应，福岛核电站为此预先设计了四种电源供应方式:自身供电系统供电、外部电网供电、应急柴油发电机供电以及蓄电池供电。报告称:地震发生后，核电站自身供电中断。同时，东电公司出于安全考虑切断了核电站与国家电网间的联系，核电站失去外部电源供应。随后，海啸淹没了电动水泵和应急柴油发电机。解释这一问题时，东电公司强调巨大海啸超过了电站的设计抵御能力。地震前，依据相关机构海啸评估结果，东电公司将海啸最高水位设定在6．1米，注水用电动水泵的设置高度也参考这一评估结果。但此次海啸时，电站4个机组的浸水高度高达11．5—15．5米，电动水泵浸水。至于应急柴油发电机，报告称，核电站虽按美国核电标准在涡轮机房置放应急柴油发电机，但出于防震考虑，置放在涡轮机房地下室。海啸过后，应急柴油发电机因浸水而无法提供应急电源。外部电源及应急电源供应缺失，加之震时核电机组自动关闭导致内部电源停供，使得在备用电池耗尽后，核电站失去全部电源供应，无法启动水泵向反应堆注水降温，最终无法避免堆芯熔毁发生。

同样结论来自于早先发布的两份不同研究报告。一份是当年7月由AkiraKawano提交给国际电工核能工程委员会(IEEENuclearPowerEngineeringCommittee)的报告。该报告比较了福岛第一核电站与福岛第二核电站在供电、设备控制及传输系统等方面的差别，认为海啸是核事故主要原因。报告还从技术角度指出，移动供电系统、应急注水系统及冷却能力是应对类似事故的主要对策，应急设备分段运输与物流后勤保障是事故后迅速恢复的关键。另一份报告由日本核技术研究院(JANTI)于当年10月发布。该报告以“事件树”(EventTree)方式对事故发生过程进行了还原，将事故发生因素归结为三个方面:

①未能及时向核电站供给AC电源;

②未能及时对反应堆进行降温;

③氢气泄露并引发爆炸。

报告进一步认为，外部供电电源丧失的直接原因是地震，而应急柴油发电机功能丧失的直接原因则是海啸，电源供给不能及时恢复导致事故升级。报告最后指出，问题本质在于预防措施不足，即没有对全部电源(内部供电系统、外部供电系统及应急柴油发电机)丧失功能的情景进行预判，并制定相应应急措施。

我国环保部核电专家杨朝飞(2011)也将福岛核事故最初起因归为超过设计标准的地震与海啸叠加外力影响，认为这种叠加外力影响凸显出福岛核电站安全设计的重要缺陷，即只关注核电站自身技术系统安全性，而忽视极端事件外力的强大冲击。杨朝飞文中写到:事后人们反思，如果设计者将核电站抗震能力再提高些，将选址再抬高十几米，将备用电源安全性再考虑更加完善一些，那情况也许好得多。“卡内基国际和平基金会”发布的一份研究报告进一步指出，如果核电站所有者东电公司，以及监管者日本核工业安全委员会(NISA)，遵循国际最佳的防灾标准及时展开安全评估，大规模海啸袭击核电站的概率是可预测的。如果震前东电公司和NISA依据评估结果及时升级核电站安全技术措施，这次大规模海啸是可以抵御的。这份发布于福岛核事故一周年之际的研究报告首先指出，东电公司和NISA对海啸风险的评估至少存在三方面缺陷:

第一，东电公司和NISA对核电站周边可能遭受千年一遇的海啸打击这一事实没有给予充分的重视。

第二，东电公司未能持续应用计算机对海啸风险进行模拟。其实，东电公司早在2008年就进行过一次风险模拟，结果表明核电站的海啸风险被严重低估。但不知出于什么原因，类似的模拟实验并未持续下去，且2008年的模拟结果直到2011年3月7日才上报给NISA。

第三，NISA未能重视并重新检验东电公司的模拟实验，也未能督促相关方研发合适的计算机模拟工具。

报告特别强调，自1999年法国布莱西(Blayais)核电站淹没事故(6)后，欧洲国家显著提高了核电站关键安全系统抵御外部极端事件的能力。日本核电站经营者虽了解这一状况，但并未升级改进福岛第一核电站的安全系统。

针对此次事故，报告提出如下建议:第一，加强应急能源供给设备的保护，包括柴油发电机和蓄电池，将其置于更高地点或水密容器内。第二，在应急能源供给设备与关键安全系统间建立水密连接。第三，加强海水泵(应用于核电站散热)保护或建设备用散热方式。报告最后指出导致事故发生的一些潜在原因，如NISA缺乏独立性，日本核工业过分强调地震安全而忽视其他风险，政府官员、专家固步自封等。

还有一种观点认为，地震海啸叠加效应背后体现的是日本核电站的选址问题。早在2004年，美国地质学家劳伦·莫雷特(LeurenMoret)就在《日本时报》刊文指出，日本核电站的选址大多处于活跃地震断裂带，因而对于日本而言，问题不在于会不会发生核灾难，而在于核灾难何时发生。在文章中，莫雷特指出:最令人担心的是反应堆选址一直存在问题，大多数错误地选择在活性断层，更严重的是竟然选择在太平洋沿岸的俯冲带上，而这一带经常发生里氏7—8级甚至更高级别大地震。作为全球第三大核电国家，日本危险的地质条件是全世界独一无二的。之后，莫雷特分析了她曾考察过的静冈县滨冈核电站。文章最后建议，鉴于大地震可能带来的严重威胁，同时考虑子孙后代安全，从经济效益考虑，日本当前应该将现有核反应堆的一半关闭，转而以矿物燃料(如西伯利亚天然气)发电来替代。莫雷特的预言最终应验。据新华网报道，2012年2月19日，日本前首相菅直人接受采访时首次承认福岛第一核电站选址错误，没有充分考虑海啸威胁，辐射泄漏是“人祸”。n

技术管理失误是福岛核事故升级的主要原因

与东电公司将福岛核事故完全归结于史无前例的地震及巨大海啸的叠加效应不同，独立学者山口荣一(EiichYamaguchi)认为，东电公司高层管理者的技术管理失误是事故升级的主要原因。为彻底弄清事故真相，以日本同志社大学教授山口荣一为首，包括HiroyukiMizuno、YoshioNishimura等八位独立专家发起了“福岛项目”，该项目旨在以独立于任何政治或经济力量的第三方角度探究福岛核事故原因。为保证研究不受利益集团左右，项目只以接受民间捐款的方式运转。

山口荣一先后于2011年5月及11月在日本经济新闻(nikkei)发表文章认为，事故发生初期反应堆温度是“可以控制”的，是由于东电公司处置延缓使得事故升级，最终导致“失去控制”的灾难发生。文章指出:3月12日，核电站1号机组15时36分发生氢气爆炸，19时04分开始“注入海水”。但此时，2号机组和3号机组虽失去电源供给，但其“隔离冷却系统”(RCIC)仍在运转，此时事故处于可控状态，即反应堆燃料棒全部浸在水中的状态。此时如果东电公司作出“向2号与3号机组注入海水”的决定，那么这两个反应堆就不会在此后陷入失控状态，然而东电公司并未做出上述决定。第二天5点之前，3号机组陷入了失控状态，即反应堆核燃料棒一部分露出水面，处于空烧状态，随之发生堆芯熔毁。之后8时41分，通风口被打开，高浓度放射性铯和碘四处扩散。东电公司最后不得不于事故后第二天9时25分向3号机组注入海水，不过为时已晚。在向3号机组注入海水时，2号机组仍处于可控状态。然而，东电公司经营者并未做出向其“注入海水”的决定。即使在事故发生第三天，即14日13时22分，2号机组的RCIC停止运转，17时即将进入空烧状态后，“注入海水”的决定仍未做出，直至19时54分。

针对东电公司所谓“海啸规模超出预料”导致事故发生这一说法，文章从工程设计角度指出，核电站反应堆是存在“最后堡垒”(TheLastFort，即堆芯冷却装置)的，“超过预料”说法并不科学。1号机组中“隔离冷凝器”(IsolationCondenser，IC)以及2、3号机组的“隔离冷却系统”(ReactorCoreIsolationCoolingSystem，RCIC)就是所谓的“最后堡垒”。IC可以在失去电源情形下，持续冷却堆芯8个小时，其升级版RCIC冷却堆芯持续时间在设计上可达20小时以上。在这段时间，反应堆处于“可以控制”的状态，东电公司应利用这段时间先用贮水罐内淡水进行冷却，一旦淡水消耗殆尽，需立即果断注入海水，这样就有可能使反应堆继续处于可控状态，避免事故发生。

事故中，“最后堡垒”之所以未发挥作用，山口荣一认为存在两种可能性:一种可能是“最后堡垒”在最后未能及时有效的运转起来，或者在运转过程中，某处出现漏水，最终反应堆失控。另一种可能是东电处于经济上考虑，有目的避免注入海水，避免海水侵蚀导致反应堆报废。山口荣一通过查阅相关资料后证实:1号机组IC系统按设计继续运转了8小时，3号机组RCIC系统继续运转了20小时以上，2号机组RCIC系统继续运转了70个小时。三个反应堆中的“最后堡垒”都发挥了作用。因此，此次核事故的本质不是核电站因自然灾害而受损的“技术缺陷问题”，也不是现场应对不力的“工作人员问题”，而是未能及时做出“注入海水”这一决定的“技术管理问题”。若追究事故责任，东京电力公司高层经营者难辞其咎，他们未能真正理解从“可以控制”到“失去控制”所带来的严重后果。n