文章来源: 科技世界
巨變:事故發生後,曾經一塵不染的切爾諾貝利核電站四號機組控制室已經掩埋在了放射性塵土中25年。
地面控制:工人們正在修建世界上最大的可移動結構的地基。建成後,這個被稱為”穹頂“的結構將會向東移動約300米,覆蓋在切爾諾貝利核電站4號機組殘骸的上方。
有毒的殘骸:當年修建切爾諾貝利核電站4號機組是非常困難的,今天要把他拆除則要更加困難
1. “你能說這是安全的嗎?”
1986年4月26日,兩聲巨大的爆炸撕裂了切爾諾貝利核電站的4號機組,將反應堆重達2000噸的巨大混凝土頂蓋就像一枚硬幣一樣拋上了天空。反應堆核心炸裂而成的白熱的碎片像雨點一樣砸在了附近的建築物上,將周圍變成了一片煉獄一樣燃燒著熊熊大火的熾熱之地。之後,反應堆核心的殘骸又燃燒了10天之久,將放射性相當於400顆當年投在廣島的原子彈的煙塵釋放到了大氣中。
令人感到不可思議的是,盡管這次災難產生的放射性塵埃幾乎污染了整整半個地球,給人類社會造成了巨大的影響,但是在去年的日本福島核電站災難發生之前,切爾諾貝利核災難幾乎已經被世界所遺忘,僅僅在很少的人的腦海中還殘留著這起災難的記憶。事實上,當福島核電站災難發生的時候,一些觀察員正在試圖使切爾諾貝利的幽靈復活—他們斷言,反應堆的堆芯熔融是不可能發生的。但是,我們現在知道,這一恐怖的場景在福島核電站的3座反應堆中切實地發生了,由此產生的放射性污染物不僅污染了日本的部分地區,還進入了大海。
在切爾諾比利核事故和福島核事故之間間隔了25年,但實際上,反應堆堆芯熔融發生的頻率要比這個表面上的時間跨度頻繁得多。在核電工業,安全性是用“堆年”來衡量的,一堆年的意思是一座反應堆運行一整年。以美國為例,美國核能管理委員會的安全目標是每1萬堆年發生1起事故。根據自然資源保護委員會的物理學家、顧問Thomas Cochran的計算,在世界範圍內,輕水反應堆的裝機總量已經達到了11500堆年並發生了5起“堆芯局部熔融”事故—在福島核電站發生了3起,另外的兩起則分別發生在三里島核電站和前東德的格賴夫斯瓦爾德核電站。(切爾諾貝利核電站之所以未算在里面,是因為它採用的是已經過時的前蘇聯技術,今天只有極少的核電站還在使用類似的技術。)“從歷史數據來看,有1%的輕水反應堆曾發生過堆芯局部熔融。”Cochran說,“這遠遠超過了1萬堆年1起的要求。你還能說這是安全的嗎?”
實際上,全世界核電站的實際事故發生概率是美國安全標準的5倍。假如全世界目前正在運行的353座輕水反應堆真的按照這個比例發生事故的話,那麼平均每6年我們就能看到一起堆芯熔融事故。用歷史的眼光來看,切爾諾貝利核事故並非僅僅是發生在“冷戰”時期的一起特例,而是數量日漸增多的輕水反應堆所導致的一系列事故的起始,而我們直到現在才剛剛開始知道如何處理類似的事故。
2.“一所紙牌搭成的房子”
就在日本的急救人員不顧一切地試圖穩定住福島核電站過熱的反應堆的時候,在半個世界之外,烏克蘭的建築工人開始了切爾諾貝利核電站廢墟清理工作的一個新階段:清理包裹著燒焦的4號機組殘骸的鋼筋混凝土“墳墓”周圍被污染的土壤。這座被稱為“石棺”的反應堆墳墓的設計壽命為15年,但是在超過設計壽命10年之後,它依然像一座中世紀的堡壘一樣陰森地矗立在那里。
“這是一所紙牌搭成的房子。”負責石棺維護的防護推進計劃(SIP)的資深技術顧問Eric Schmieman說。站在距離石棺只有幾百米的SIP辦公室的外面,Schmieman給我介紹了前蘇聯的工程師如何在6個月內匆忙將其拼湊在了一起。北面的牆採用的是砂漿混凝土結構,南邊的牆里面則有鋼板支撐著橫梁,構成頂部的鋼板完全是靠重力連接在一起的。“當時就沒有一個人站在那里,指揮說往這邊或者那邊移動幾十釐米。”Schmieman,“所有的工作都是靠起重機完成的。”
修建石棺總共使用了約36.7萬立方米混凝土和7300噸鋼鐵,這些材料到今天還能結合在一起,幾乎完全是靠摩擦力和運氣。在前蘇聯工人完成石棺建設的時候,石棺的牆壁上布滿了落地窗大小的孔洞。泄漏的水腐蝕了支撐橫梁的鋼板,西面的牆上裂開了一條大口子,鳥兒從裂縫中進進出出,將放射性污染物散布到其他地方。前蘇聯解體後,破敗不堪的石棺移交給了烏克蘭政府。那個時候石棺已經變得非常危險和不穩定了,而烏克蘭政府卻既沒有資金,也沒有技術能力對其進行維修。
1997年,七國集團同意設立一筆基金,對石棺進行徹底整修。他們授權SIP去執行幾十個項目,包括堵住牆上的漏洞、更換頂部、保持西面的牆壁和通風層的穩定,以及安裝監控設備等。對石棺進行維修最根本的目的是讓它能被安全地拆除。所有項目中最費錢、也是SIP被授權的最後一個,是一個名為新安全護罩的項目。如果一切進展順利,這個總投資13億美元的穹頂將徹底把石棺與外界環境隔離。
作為新安全護罩項目概念設計團隊的主要人員,Schmieman曾經在世界各地解決過各種棘手的工程問題。但是這個穹頂,他說,是他曾遇到過的最具挑戰性的項目,無論是它的尺寸、它的作用,還是它的修建場地下面的危險性都是前所未有的。“這就好像是讓工程師們穿越回古埃及時代,去修建金字塔。”
3.“灰塵是工作中最大的問題”
作為移動性最強、同時也是可吸入的放射性污染物,灰塵到今天依然是切爾諾貝利地區存在的威脅。每一棟建築物都安裝有放射性探測門,來探測人們的腳上或者手上是否有放射性塵埃。用拖把武裝的婦女們每個小時都會拖一遍地,在穹頂的建築現場附近巡邏的灑水車不斷噴水,以防止塵土四處飄散。出於同樣的原因,沒有人會去照料那些在街道上徘徊的野貓和野狗,因為粘在它們的皮毛上的灰塵中含有大量具有放射性的銫-137、鍶-90和鈈-239。
碘-131是另一種在核事故中產生的放射性同位素,它會與普通的碘一樣積聚在甲狀腺中,在幾年後導致甲狀腺癌的高發。幸運的是,碘-131只要幾個星期的時間就會衰變。但是銫和鍶—與對人體生理功能和健康的生態系統異常重要的鉀和鈣類似—會在土壤和水中,在動物和植物體內存在幾十年之久。在被污染的地區,讓蓋革計數器發出快速嘀嗒聲的放射性“地表輻射”,主要就是鍶衰減的產物。制造原子彈必需的鈈,對於切爾諾貝利地區的放射性水平並沒有太大貢獻,但卻是所有可吸入放射源中最致命的。“一旦它們進入你的體內,放射性污染物就可能給健康帶來嚴重威脅。”SIP的生物醫學主管Mark Fishburn警告說,“呼吸、攝入或者是註入體內—這是放射性污染物進入我們體內的主要方式。”
在熔融過程中,切爾諾貝利核電站核心的核燃料變成了溫度足以燒穿1.2米厚鋼筋混凝土防護層的岩漿狀物質,繼而又流入到地板下的蒸汽管道,在那里它們凝固成只有在科幻電影中才能看到的玻璃狀黑色團狀物。科學家們把這些團狀物稱為“核燃料覆蓋物質”,也就是FCMs。今天,有大約200噸FCMs還埋在切爾諾貝利核電站4號機組的廢墟下,它們也就是含有鈈的“燃料粉塵”的來源。
每一年,石棺下的粉塵消除系統—一系列在頂層下可見的噴嘴—都會向4號機組殘骸噴射化學固定劑,固定住松散的灰塵。4號機組殘骸的絕大多數地方都是禁止進入的,但是我獲準去參觀控制室。在擠過一條黑暗、狹窄的走廊後,我發現自己站在了一個類似於《星際迷航》中場景的房間里。3台上面布滿了黑色控制手柄的巨大控制台被放置在由灰色金屬面板構成的半圓形牆里,除了幾個弔在電纜下方的模擬儀表外,所有的設備都已經消失不見。一切都被包裹在一層由灰塵和已經凝固的紅色固定劑形成的硬殼里面。盡管我身上穿著防輻射服,我的烏克蘭向導仍然警告我不要觸摸任何東西。“鈈,”他拖著長音說。
對於石棺下墓穴一樣的地方,科學家目前僅僅勘探了1/3。很多位於底部的房間內都充滿了齊膝深的水,當它們蒸發的時候,會導致FCMs氧化並將微小的“燃料粉塵”釋放到空氣中。科學家估計,在石棺中大約含有33噸FCMs,這是一種每天都存在的危險,同時也是災難的隱患。
“重力對這種微小的粒子影響有限。”Schmieman說,“它們漂浮在空氣中,這是一個嚴重的問題。”一旦石棺崩塌,釋放出的放射性塵埃雲和殘骸將是災難性的。幾千名在切爾諾貝利工作的工人受到的放射性輻射劑量大概是限制劑量的25倍。一旦SIP穩定住了石棺,它坍塌的可能性就會很小,但是灰塵依然會是嚴重的威脅。“每一件工作中最大的問題,”Schmieman說,“就是如何限制放射性塵埃四處飄散。”
安全空間:工程師們正在修建的穹頂是如此巨大,它在長度和寬度上足以容納下一個足球場,而高度上則能裝下自由女神像。一旦完工,工程師們將會用它蓋住石棺,並利用遙控起重機將石棺一塊塊地拆除。
致命的風:2011年3月14日拍攝的福島核電站照片 |