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当核电站遇上海啸




不过,比起灾难性的2004年海啸,2011年发生在日本沿海地区的海啸更加强烈。这次海啸是由一场惊人的地震引发的,那是有记录以来的第四大地震,震中位于海里,距离日本最大的岛屿本州岛海岸70千米。陆地上有6分钟的震感,但最严重的危害是在这之后才发生的。地震引发的海啸袭击了海岸,摧毁了整个城镇,并撞上了福岛第一核电站。

福岛第一核电站建于1971年,共有6台核裂变反应堆。核反应堆由氧化铀棒制成,它们被捆扎在一起后置于堆芯中,反应堆以高能粒子的形式发出辐射。在核电站中,大部分能量都被用于加热水以产生蒸汽,从而驱动涡轮机来产生电力。核能的威力巨大,一组小汽车大小的氧化铀棒产生的电力,足以维持一座百万人口的城市运转两年。在2011年海啸发生之前,福岛核电站的6台反应堆一年365天、每天24小时为大约500万人口提供电力。

日本拥有悠久的地震史,因为这个国家位于两个主要构造板块的交界处。福岛核电站建造时已经考虑了对地震的防御,事实上它也确实做到了。日本其余54台核反应堆也是如此。当2011年3月11日的地震发生时,核电站根本没有受损。然而,由于法律规定的安全预警措施,其中3台反应堆(1、2、3号反应堆)都自行关闭了(4、5、6号反应堆已经因为更换核燃料而关闭了)。可是将核燃料“关闭”是做不到的,当核反应堆停运后,它们依旧释放热量与辐射。它们需要有效的降温措施以防氧化铀熔化。在关闭反应堆期间,备用的柴油发电机所发的电,为循环冷却水泵提供动力。

最终,1.3万人在地震中死去,但是在地震停止后,反应堆关闭了,90%的人依然活着。50分钟后,13米高的海啸以每小时500千米的速度袭击了核电站。大水冲倒了核电站的防波墙,淹没了那些放置柴油发电机的建筑物,而它们此时正在给核燃料棒降温。发电机停机后,第二备用方案启动,一组蓄电池被用于提供动力。蓄电池的电量可以供反应堆的冷却系统工作24小时。通常情况下,这么长的时间已经足够重启柴油发电机或是增添更多蓄电池了。然而,这是日本进入现代社会后遭遇的最大海啸,它摧毁了所到之处的一切。水的巨大威力毁掉了4.5万栋建筑以及近25万辆汽车,让整个地区的道路和桥梁都变成一片狼藉。海啸袭击的地区陷入了停滞,向幸存者提供医疗救助变得极其困难,人们也无法及时将备用的蓄电池送到福岛核电站,以替换那些正用于冷却系统的电池。在海啸袭击24小时后,原有的蓄电池耗光电量,反应堆内部的温度开始上升。

当核燃料棒熔化时,看上去就像熔岩,不过是更热的液体。熔岩从炙热的火山口喷发,通常高达1000℃。而液态的氧化铀核燃料更可怕,它是超过3000℃的白热状态液体,几乎可以熔化并溶解它接触到的所有物质。在福岛核电站,它将盛放它的10英寸[12]厚的钢板熔穿,又穿透了至少一台核反应堆的混凝土楼板,继续前进。然而,这只是个开始。

反应堆中的核燃料被包裹在一种锆合金中。它具有惊人的抗腐蚀性,除了在高温状态下。在3000℃的时候,锆合金会与水发生强烈的化学反应,并产生氢气。据估计,随着锆合金彻底熔化,每一台核反应堆会产生1000千克的氢气。3月12日,氢气与核反应堆所在建筑内的空气发生反应,引发了一场爆炸并摧毁了整个建筑群。

液体实在是太难控制了。最终,因核反应堆熔融而形成的大量放射性污染物,进入该地区的水体系统中,并排到了大海里。在那里,它们可以流淌到世界各地。因此,所有核废料工程师最关心的都是防止水进入反应堆的任何储存设备。尽管大多数核电站都建在大型水体附近,但不是因为这样更安全,而是因为更便宜。他们需要利用水进行冷却,水体拥有大量可以直接获取的水资源,这能让核电站产生更多的能源,节约经济成本。但是,正如我们在福岛看到的那样,当灾难发生时,水资源很容易受到大量放射性废弃物的影响。

这不仅是核电的问题。世界上几乎所有的大城市都坐落在海边,从历史上看,这是因为国家之间的贸易需要港口。但是随着全球气候变化导致海平面上升,海啸、飓风和风暴将会使这些城市及其密集的人口变得更加脆弱。避免我们受此威胁的唯一方式就是前往更高的陆地,或是飞入空中。这个吸引人的想法,是我坐上飞机的那一刻想到的,当时我正喝着水,悠然自得地俯视着辽阔的大西洋。

但是,飞机很快出现了颠簸。在恢复平稳之前,整架飞机的下降似乎持续了一秒钟。紧接着,又颠簸了一次,这次十分强烈,我手中的水从瓶口喷了出来,浸湿了我膝盖部位的裤子。

机长通过广播宣布:“我们的飞机正在穿越一段气流。安全带标志已打开,请各位乘客回到座位上。待飞机平稳后我们将恢复客舱服务。”

飞机再次颠了一下,让人有些眩晕,我的胃感到不太舒服。于是,我从窗户向外看,恰好瞥见机翼正在剧烈地振动着。