日本“3·11”大地震十周年丨海嘯后的重建、逝去的生命與廢墟下的燃料棒
春寒料峭的3月,日本東部沿海的南三陸町如其他日本沿海市鎮(zhèn)一樣,重復(fù)著日復(fù)一日的平常。
在小鎮(zhèn)的另一側(cè),一棟只剩下猩紅色鋼架建筑默默訴說著10年前的一場(chǎng)悲劇。
“海嘯正在來臨,請(qǐng)立即撤離!”
2011年3月11日,14:46,南三陸町東側(cè)大約120公里的太平洋海底發(fā)生里氏9級(jí)地震,隨之引發(fā)最大高度達(dá)40.1米的海嘯。當(dāng)?shù)谝徊ê@藳_上南三陸町時(shí),距離地震發(fā)生僅僅過了30分鐘。
“大地震之后,你能想象她有多害怕嗎?她只有24歲,她一定很想逃跑,我真的希望她能夠逃走?!边呎f話邊流淚的是遠(yuǎn)藤美子,而她口中,那位24歲的女子,正是她的女兒——遠(yuǎn)藤未希。10年前,當(dāng)巨大的海嘯來臨時(shí),遠(yuǎn)藤未希作為當(dāng)?shù)鼐o急災(zāi)情廣播員,在生命的最后一刻仍然在聲嘶力竭地喊著:“海嘯正在來臨,請(qǐng)立即撤離!”
據(jù)遠(yuǎn)藤未希的同事們說,在一波致命的海嘯沖擊應(yīng)急廣播大樓的時(shí)候,廣播里“緊急撤離”的聲音仍然在繼續(xù),直到海水吞沒大樓。而這座猩紅色的鋼架,正是十年前海嘯肆虐的見證。
災(zāi)后的人口統(tǒng)計(jì)顯示,總?cè)丝诩s1.7萬的南三陸町,有820余人因這次海嘯喪生、失蹤。那些生還的人們,大都聽到了遠(yuǎn)藤未希用生命放送的廣播。
“3·11”大地震的廢墟,在南三陸町象征著“犧牲與生命”,但在北方130公里處的福島,留給人們更多的卻是“恐懼與傷痕”。
控制棒插入,反應(yīng)爐全停!
2011年3月11日14:46,地震波傳導(dǎo)至日本東京電力公司福島核電站一號(hào)機(jī)組控制中心,“確認(rèn)急停!”一號(hào)機(jī)組控制中心的負(fù)責(zé)人在努力維持平衡的時(shí)候喊了一句。
此時(shí),地震產(chǎn)生的震動(dòng)已經(jīng)讓一號(hào)機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行了停堆程序,顯示器畫面顯示,控制棒已經(jīng)自動(dòng)插入燃料棒。同時(shí),由于地震震級(jí)過強(qiáng),核電站外部供電全部中斷,但應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)很快啟動(dòng),讓核電站可以繼續(xù)運(yùn)行反應(yīng)堆并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)急處置。
此刻,反應(yīng)堆的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)已經(jīng)停止,但是上一秒還在工作中的核反應(yīng)爐溫度仍有300攝氏度左右,并時(shí)刻都在產(chǎn)生核輻射。剛剛發(fā)生的巨大地震對(duì)核電系統(tǒng)造成了怎樣的影響,任何人都不知道。對(duì)一號(hào)機(jī)組的工作人員來說,他們首先要做的,是核驗(yàn)儀表盤上的各項(xiàng)讀數(shù)。
在眾多讀數(shù)中,濕阱水位,干、濕阱壓力以及放射能讀數(shù)是重中之重,因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)基本反映了當(dāng)前一號(hào)機(jī)組的核反應(yīng)堆容器是否破損。幸運(yùn)的是,此時(shí)的反應(yīng)堆讀數(shù)仍是一切正常,反應(yīng)爐水位也在燃料堆上方4.4米處。隨后,一號(hào)機(jī)組的工作人員開始檢查最為重要的冷卻設(shè)備此刻能否正常工作。
當(dāng)時(shí)操作記錄顯示,一號(hào)機(jī)組的控制室在確認(rèn)并讀出讀數(shù)后,立刻開始著手對(duì)剛剛停堆的反應(yīng)爐進(jìn)行降溫。對(duì)一號(hào)機(jī)組的工作人員來說,只要降溫有效,在反應(yīng)爐水位下降至燃料堆干燒之前,爭(zhēng)取到足夠的時(shí)間向反應(yīng)爐注水就能有效防止核燃料自融,避免更大的事故。
根據(jù)控制系統(tǒng)的記錄,影響一號(hào)機(jī)事故走向的重要部件——隔離冷凝器(IC),已經(jīng)在地震發(fā)生6分鐘后因反應(yīng)堆容器壓力升高自動(dòng)開啟閥門開始工作。但對(duì)隔離冷凝器(IC)進(jìn)行檢查的工作人員卻并未發(fā)現(xiàn),他通過不斷開閉閥門來檢驗(yàn)設(shè)備工作狀態(tài),最終將閥門關(guān)閉。
調(diào)查報(bào)告指出,當(dāng)時(shí)操作員認(rèn)為反應(yīng)堆的降溫速度過快,出于“反應(yīng)爐快速降溫或會(huì)受損”的理由,關(guān)閉了閥門。
柴油發(fā)電機(jī)跳閘了!
15:37,地震發(fā)生51分鐘后,柴油發(fā)電機(jī)供電顯示突然出現(xiàn)異常,操作員看到后大喊一聲“柴油發(fā)電機(jī)跳閘了!”隨即,一號(hào)機(jī)組的操作現(xiàn)場(chǎng)陷入一片黑暗。
“全部電源喪失!”另一名操作員接著喊道。
此時(shí),一號(hào)機(jī)組的操作員不知道的是,導(dǎo)致斷電的,正是已經(jīng)在南三陸町奪走遠(yuǎn)藤未希生命的海嘯。由于地震震級(jí)過高,抵達(dá)岸邊的海浪最高超過了15米,而此前修建的防波堤高度僅有6米,海浪輕松越過防波堤并侵入設(shè)在地下室的核電站應(yīng)急供電設(shè)施。此時(shí),依賴柴油發(fā)電機(jī)供電的一號(hào)機(jī)、二號(hào)機(jī)、三號(hào)機(jī)均失去了電力。
失去了唯一的供電,此刻仍在運(yùn)轉(zhuǎn)的,只剩下了應(yīng)急照明燈,以及因?yàn)槭ソ禍厥侄味杆偕郎氐姆磻?yīng)堆。據(jù)事后模擬測(cè)算,反應(yīng)爐中的水位已經(jīng)開始快速下降。在斷電條件下唯一能夠迅速使用的制冷設(shè)備,只剩下了隔離冷凝器。
隔離冷凝器是一號(hào)機(jī)組中十分特殊且重要的制冷設(shè)備,與一號(hào)機(jī)組配備的其他降溫措施在設(shè)計(jì)上有著根本的不同。福島核電站反應(yīng)堆是沸水堆,一般用于核電降溫的手段大抵是注水,但是液態(tài)水在高溫情況下會(huì)蒸發(fā),從而增大反應(yīng)堆安全殼內(nèi)的壓力。當(dāng)反應(yīng)堆持續(xù)升溫,注水時(shí)水壓也要相應(yīng)增大,同時(shí)進(jìn)一步增加反應(yīng)堆安全殼內(nèi)的壓力。而隔離冷凝器使用的降溫制冷水與反應(yīng)堆分離,理論上只要向隔離冷凝器持續(xù)注水,其制冷效果幾乎是永續(xù)性的,不需要考慮反應(yīng)堆內(nèi)壓力。此外,隔離冷凝器不需要額外動(dòng)力驅(qū)動(dòng),只需要電控或手動(dòng)打開閥門即可。
但是根據(jù)NHK的調(diào)查,一號(hào)機(jī)組的工作人員由于隔離冷凝器閥門開閉指示燈因斷電失去顯示,陷入對(duì)“隔離冷凝器(IC)閥門是否打開”的困惑。操作員和現(xiàn)場(chǎng)指揮都沒有想起此前已經(jīng)將其閥門關(guān)閉這一事實(shí)。
距離一號(hào)機(jī)組控制室350米外的中央指揮室,卻一直以為一號(hào)機(jī)組的隔離冷凝器處于工作狀態(tài)。
“隔離冷凝器(IC)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)。”
距離地震發(fā)生約兩小時(shí)后,16:41,柴油發(fā)電機(jī)的電力短暫恢復(fù)了一段時(shí)間。此時(shí),反應(yīng)爐水位指示讀數(shù)也有所顯示。
“一號(hào)機(jī)看到反應(yīng)爐水位了!”一名負(fù)責(zé)水位監(jiān)控的操作員喊道,“燃料上方2.5米處。”
比起地震發(fā)生前燃料上方4.4米的水位,僅兩個(gè)小時(shí)水位就下降了約2米。所有人都知道,燃料堆已經(jīng)產(chǎn)生了大量熱量,亟需降溫。但此刻一號(hào)機(jī)組操作室內(nèi)仍然不確定隔離冷凝器是否運(yùn)轉(zhuǎn),只能依靠快速下降的水位進(jìn)行推斷。
快速下降的反應(yīng)堆水位也瞬間震驚了中央指揮室的指揮人員。當(dāng)時(shí)的記錄顯示,“預(yù)測(cè)一號(hào)機(jī)組僅有1小時(shí)即將空燒”,這意味著1小時(shí)后一號(hào)機(jī)組極有可能面臨反應(yīng)堆堆芯融毀的局面。
此前,在國(guó)際上,僅有2例有記載的民用核電站反應(yīng)堆堆芯融毀事故,其中包括三里島核電站泄漏與切爾諾貝利核電站事故,前者5級(jí),后者是頂級(jí)7級(jí)。
吊詭的是,即便做出這樣驚悚的預(yù)測(cè),東京電力公司卻在之后的處理中忽略了這個(gè)信息。因?yàn)槌艘惶?hào)機(jī)組,福島核電站在地震發(fā)生時(shí)還有二號(hào)機(jī)、三號(hào)機(jī)仍在運(yùn)行。與一號(hào)機(jī)一樣,這些核電機(jī)組在失去一切電力的情況下緊急停運(yùn),都面臨著堆芯過熱熔融的危險(xiǎn)。此外,盡管四號(hào)機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài),但在四號(hào)機(jī)組的乏燃料水池中仍有1535組乏燃料組件。受地震海嘯引發(fā)的斷電影響,乏燃料池的冷卻功能處于完全喪失狀態(tài)?!耙惶?hào)機(jī)組僅有1小時(shí)即將空燒”的預(yù)警最終淹沒在了四個(gè)機(jī)組操控室傳回中央指揮室的大量信息中。
不過,為了確認(rèn)隔離冷凝器是否在工作,中央指揮室還是出了一名工作人員去觀察隔離冷凝器排氣口,以期確認(rèn)其是否在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。盡管事后證明,這一次驗(yàn)證也是徒勞。
“IC排氣管有‘霧霧的’排氣?!?/p>
16:44,外出觀察排氣的工作人員傳來簡(jiǎn)訊:“IC排氣管有‘霧霧的’排氣。”
這個(gè)消息讓一號(hào)機(jī)組全員和中央指揮室方面都松了一口氣,工作人員以IC排氣管出現(xiàn)排氣,表明隔離冷凝器的制冷水出現(xiàn)蒸發(fā),確信此時(shí)隔離冷凝器正在對(duì)原子爐進(jìn)行降溫。
根據(jù)NHK的調(diào)查,產(chǎn)生“IC正在工作”這一錯(cuò)覺的原因,是當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)責(zé)人錯(cuò)誤判斷了隔離冷凝器正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,正常運(yùn)轉(zhuǎn)下的隔離冷凝器產(chǎn)生的水汽量“足以籠罩整個(gè)機(jī)組頂層”并“伴隨有巨大噪音”。
2011年9月,東京電力公司組織內(nèi)部調(diào)查,調(diào)查結(jié)果稱正是這一錯(cuò)誤判斷直接導(dǎo)致了隨后的一號(hào)反應(yīng)堆堆芯融毀。2013年NHK播放的一段東京電力公司內(nèi)部調(diào)查錄像記錄下了當(dāng)時(shí)東電公司操作員們的解釋。一名東京電力公司的員工稱:“‘霧霧的’這個(gè)說法,不是有一種在運(yùn)動(dòng)的感覺么?”隨后,另一名員工附和道:“不同的人可能有不同的理解吧?”
最終,內(nèi)部調(diào)查的結(jié)果將誤判定性為“操作員和東電現(xiàn)場(chǎng)的工程師對(duì)原子爐基本運(yùn)行的掌握和了解存在不足”。
更為驚人的調(diào)查細(xì)節(jié)顯示,福島核電站一號(hào)機(jī)組的隔離冷凝器已經(jīng)有超過40年沒有使用過。無論是維持日常運(yùn)營(yíng)的普通操作員,甚至是核電站負(fù)責(zé)人都“從來沒有見過IC工作時(shí)的狀態(tài)”。
追因與問責(zé),已經(jīng)是后話。面對(duì)這些錯(cuò)誤的信息,當(dāng)時(shí)東電的操作員和工程師選擇的是“相信”。
“看到爐心水位了,燃料上部0.2米!”
在“確定”隔離冷凝器還在工作后,一號(hào)機(jī)組的工作人員試圖尋找其他電源恢復(fù)儀表讀數(shù)供電,查看反應(yīng)堆情況。
21:19,操作人員找來了多塊12V的汽車蓄電池。因?yàn)閱?dòng)儀表盤需要的電壓在24V,所以理論上只需要兩塊蓄電池串聯(lián)即可。當(dāng)電路連通,此時(shí),據(jù)上一次讀數(shù)已經(jīng)過去了4小時(shí)38分鐘,上一次讀數(shù)顯示水位在燃料上方2.5米處,而這一次的讀數(shù)顯示水位維持在燃料上方0.2米。
高于核燃料上方的水位,加之“仍在運(yùn)作中的隔離冷凝器”,這兩個(gè)重要參考指標(biāo)讓一號(hào)機(jī)組指揮室和中央指揮室作出了“一號(hào)機(jī)組情況穩(wěn)定”的判斷。于是,中央指揮室將工作的重點(diǎn)從一號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)向了二號(hào)機(jī)組。然而,實(shí)際情況卻是,隔離冷凝器閥門沒有及時(shí)打開,水位計(jì)顯示的數(shù)據(jù)也是錯(cuò)的。
根據(jù)事后對(duì)一號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆水位的模擬計(jì)算,反應(yīng)堆內(nèi)用以冷卻核燃料的冷卻水在20:54就已經(jīng)燒干。而水位計(jì)之所以會(huì)在21:19產(chǎn)生“高于核燃料0.2米”的錯(cuò)誤示數(shù),是因?yàn)橐惶?hào)機(jī)組的設(shè)計(jì)漏洞。
根據(jù)NHK相關(guān)調(diào)查對(duì)此的解釋,福島核電站一號(hào)機(jī)組的爐心水位計(jì)采用類似“連通器原理”設(shè)計(jì),在爐心持續(xù)有水的情況下,水位示數(shù)是相對(duì)準(zhǔn)確的。一旦爐心冷卻水全部燒干,爐心內(nèi)全是高溫氣體,水位計(jì)一側(cè)殘留的水會(huì)在爐心不斷變熱膨脹的氣體擠壓下持續(xù)上漲,進(jìn)而顯示錯(cuò)誤的水位數(shù)據(jù)。
水位計(jì)讀數(shù)不準(zhǔn),一號(hào)機(jī)組的工作人員意識(shí)到這一問題時(shí)已經(jīng)是海嘯導(dǎo)致全部斷電7個(gè)小時(shí)后的事情了。22:39,水位計(jì)讀數(shù)顯示,水位目前在燃料堆上方0.55米處,20分鐘的時(shí)間里,在沒有注水的情況下反應(yīng)堆冷卻水水位上升0.35米,無論如何都是不可能的事情。但當(dāng)時(shí)一號(hào)機(jī)組的工作人員并沒有意識(shí)到事情的嚴(yán)重性,直到12日的0:00,一號(hào)機(jī)組工作人員才連通反應(yīng)堆壓力儀表。
安全殼干阱壓力0.6MPa!
“干阱壓力確認(rèn),0.6MPa!”一語(yǔ)瞬間讓一號(hào)機(jī)組全員震驚,因?yàn)橐惶?hào)機(jī)組設(shè)計(jì)最大運(yùn)行壓力也只有0.531MPa,壓力數(shù)值已經(jīng)超出了正常運(yùn)行壓力的10%。
此時(shí),爐內(nèi)的核燃料已經(jīng)升溫至1200攝氏度,開始熔融......
之后,一號(hào)機(jī)組的情況不斷惡化。
12日1:09,一號(hào)機(jī)組工作人員加快進(jìn)行泄壓排氣工作,防止壓力升高導(dǎo)致爆炸。模型計(jì)算,此時(shí)爐心已經(jīng)開始大面積熔融。高溫熔融燃料堆促使反應(yīng)堆外殼鋯合金升溫與水蒸氣發(fā)生激烈化學(xué)反應(yīng),持續(xù)生成大量氫氣,并累積在廠房頂部。
2:30,安全殼干阱壓力升至0.89MPa,壓力容器壓力反而下降至0.9MPa,干阱與壓力容器壓力近似相等,有理由推測(cè)此時(shí)二者已經(jīng)相互連通。
5:14,現(xiàn)場(chǎng)放射性水平上升,干阱壓力下降,放射性物質(zhì)已經(jīng)泄漏。
5:46,東電公司嘗試使用消防水泵注水,但安全殼內(nèi)壓力過高,難以注水。
9:40至14:30,排壓注水,約5小時(shí),僅成功注入21噸水。
14:53,成功排壓后,注水效率提高,成功注入80噸水。累計(jì)注水約100噸,但按照計(jì)算,需要注水量至少要達(dá)到300噸。
15:36,大量此前生成的氫氣聚集在廠房頂部。最終,一聲巨響,一號(hào)機(jī)組建筑上方升騰起了一片白色水汽凝成的煙幕。爆炸聲讓在場(chǎng)的人一瞬失去了聽覺,在恍惚和耳鳴散去后,人們才注意到耳邊的蓋格計(jì)數(shù)器報(bào)警聲。
一號(hào)機(jī)組,發(fā)生了氫氣爆炸,伴隨著大量看不見卻又致命的核輻射外泄。
在之后的三天中,這樣的爆炸又重復(fù)了3次......
一朝傷痛?十年難償......
自2011年3月11日福島核電站事故發(fā)生至今,已經(jīng)過去了十年。在發(fā)生核泄漏后,日本政府緊急疏散民眾并在核電廠周圍設(shè)立防輻射區(qū),因此疏散的民眾接近16.5萬人。
十年間,日本政府投入270億美元用于清除核輻射造成的污染;十年間,日本政府雇傭75000名工人清理被核輻射塵埃污染的道路、墻壁、屋頂、排水溝與水管,甚至包括植被和表土;十年間,因此清除的土壤、草木廢棄物足足有1048萬立方米;十年間,因此被裝入黑色垃圾袋的輻射垃圾超過千萬袋......就連當(dāng)?shù)氐男W(xué)生都能清楚地分辨衡量輻射值的衡量單位"微西弗"和"貝克勒爾" 。
十年讓福島改變了很多,但十年間,沒有變動(dòng)的,是在一號(hào)機(jī)組和二號(hào)機(jī)組廢墟下仍然在持續(xù)輻射的上千根乏燃料棒。從2011年3月11日開始,一號(hào)機(jī)組的392根與二號(hào)機(jī)組的615根,一根不少地被埋藏在福島的廢墟之下。
福島核電站事故的評(píng)級(jí)最終定在了7級(jí),成為繼切爾諾貝利核電站事故后唯一一個(gè)評(píng)級(jí)達(dá)到7級(jí)的商業(yè)核電站事故。
曾參與設(shè)計(jì)建設(shè)福島第一核電站的工程師菊地洋一,在1989年親歷了一次核事故后,決意畢生反對(duì)日本再興建任何核設(shè)施。在福島第一核電站發(fā)生事故后,他曾說:
“我奉獻(xiàn)青春而建立起來的日本新能源,現(xiàn)在我則拼命想把它停下來。因?yàn)槲抑溃虑榘l(fā)生以后都太晚了。我的女兒告訴我,她是被我蓋核電廠的錢養(yǎng)大的,所以她要花一輩子的時(shí)間償還?!?/p>
2021年3月10日,日本原子力規(guī)制委員會(huì)公布最新調(diào)查報(bào)告顯示,在位于二號(hào)機(jī)組和三號(hào)機(jī)組廠房上方或附著7萬萬億貝克勒爾放射性物質(zhì),相當(dāng)于在十年前核泄漏事故中曾發(fā)生堆芯熔毀的一、二、三號(hào)機(jī)組三座反應(yīng)堆內(nèi)放射性物質(zhì)的10%。
十年過去了,地震和海嘯的余波已逐漸平息,但籠罩在福島的陰云卻久久未能散盡......
撰稿丨金律成
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