一、福島核事故的簡要介紹
2011年3月11日，日本東部發(fā)生9級大地震并引發(fā)一系列巨大海嘯，襲擊了日本東部海岸，其中宮古的姉吉遭受的海嘯高度達到38.9米。
地震和海嘯給日本大片地區(qū)造成了毀滅性打擊，截止2011年10月的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，共計15810人死亡，此外還有4613人下落不明。此外，還有更多的人因為其居住的城鎮(zhèn)被摧毀而不得不離開家園。當?shù)氐脑S多基礎設施也在此次地震和海嘯中嚴重受損。
除了工業(yè)設施之外，許多核電廠也在此次地震和巨大海嘯中受到影響，包括東海、東通、女川、以及東京電公司的福島第一和第二核電廠，其中福島第一核電廠受到的影響最為嚴重。
地 震發(fā)生之前，福島第一核電廠的6臺機組中1、2、3號處于功率運行狀態(tài)，4、5、6號在停堆檢修。地震導致福島第一核電廠所有的廠外供電喪失，三個正在運 行的反應堆自動停堆，應急柴油發(fā)電機按設計自動啟動并處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)。第一波海嘯浪潮在地震發(fā)生后46分鐘抵達福島第一核電廠。海嘯沖破了福島第一核電廠的 防御設施，這些防御設施的原始設計能夠抵御浪高5.7米的海嘯，而當天襲擊電廠的最大浪潮達到約14米。海嘯浪潮深入到電廠內(nèi)部，造成除一臺應急柴油發(fā)電 機（6B）之外的其它應急柴油發(fā)電機電源喪失，核電廠的直流供電系統(tǒng)也由于受水淹而遭受嚴重損壞，僅存的一些蓄電池最終也由于充電接口損壞而導致電力耗 盡。
海嘯及其夾帶的大量廢物對福島第一核電廠現(xiàn)場的廠房、門、道路、儲存罐和其它廠內(nèi)基礎設施造成重大破壞?，F(xiàn)場操作員面臨著電力 供應中斷、反應堆儀控系統(tǒng)失靈、廠內(nèi)廠外的通訊系統(tǒng)受到嚴重影響等未預計到的災難性情況，只能在黑暗中工作，局部位置變得人員不可到達。這一切都超出了電 廠設計的范圍，也超出了電廠嚴重事故管理指南所針對的工況。
由于喪失了把堆芯熱量排到最終熱阱的手段，福島第一核電廠1、2、3號機組在堆芯余熱的作用下迅速升溫，鋯金屬包殼在高溫下與水作用產(chǎn)生了大量氫氣，隨后引發(fā)了一系列爆炸：
2011年3月12日15:36，1號機組燃料廠房發(fā)生氫氣爆炸；
2011年3月14日11:01，3號機組燃料廠房發(fā)生氫氣爆炸；
2011年3月15日6:00，4號機組燃料廠房發(fā)生氫氣爆炸；
這些爆炸對電廠造成進一步破壞，使操作員面臨的情況更加嚴峻和危 險，現(xiàn)場的搶險救災工作愈加困難。現(xiàn)場操縱員采取的干預措施主要包括利用汽車電瓶、小型發(fā)電機和消防泵等，嘗試部分恢復電源和供水，以讀取電廠關鍵安全參 數(shù)、實施反應堆冷卻劑系統(tǒng)卸壓、實施安全殼卸壓、冷卻反應堆堆芯和乏燃料水池。由于現(xiàn)場工作環(huán)境非常惡劣，許多搶險救災工作往往以失敗告終?，F(xiàn)場淡水資源 用盡后，東京電力公司分別于3月12日20:20、3月13日13:12、3月14日16:34陸續(xù)向1、3、2號機組堆芯注入海水，以阻止事態(tài)的進一步 惡化。直至3月25日，福島第一核電廠才建立了淡水供應渠道，開始向所有反應堆和乏燃料池注入淡水。
在福島核事故期間，日本政府根 據(jù)福島第一核電廠狀態(tài)和可能的放射性釋放后果，采取了一系列廠外應急行動，且廠外應急撤離范圍不斷擴大，從廠址周圍3公里、5公里、10公里最終擴大到 20公里，20-30公里范圍作為準備撤離區(qū)域，該區(qū)域范圍內(nèi)的居民采取屋內(nèi)隱蔽的措施。從目前對居民的檢測結果來看，日本政府采取的應急行動是及時和有 效的，迄今為止福島核事故沒有對工作人員和周圍居民造成不可接受的放射性照射，更沒有一例因為核事故導致的放射性照射死亡案例。而與此形成鮮明對照的是， 地震及其引發(fā)的海嘯造成了15810人死亡，4613人失蹤。
雖然在事故期間福島第一核電廠向外界釋放的放射性總量約為前蘇聯(lián)切爾諾貝利事故的10%，但也達到了國際核事故分級中最嚴重的事故等級（7級）的范圍。
在福島第一核電廠的堆芯和乏池冷卻狀況逐漸得到控制之后，福島第一核電廠放射性廢液的泄漏、現(xiàn)場大量放射性廢液的處理、核電廠周圍的輻射水平控制等后續(xù)工作得到了廣泛關注。對福島第一核電廠來說，目前最棘手的就是大量放射性廢液的處理。
雖 然從2011年4月3日開始，福島第一核電廠已逐漸恢復了外部供電，但由于受地震、水淹、氫氣爆炸、海水腐蝕等影響，福島第一核電廠1-4號機組原有的工 藝系統(tǒng)中的大部分至今仍難以恢復，仍主要采取向堆芯和乏燃料池補水的方式實現(xiàn)冷卻。隨著堆芯余熱的不斷降低和外部供水冷卻能力的不斷提升，目前福島第一核 電廠1,2,3號機組堆芯水溫都已降到100℃以下，已經(jīng)達到冷停堆狀態(tài)。
日本方面也正在對福島第一核電廠的1,3,4號機組建造防護罩，以限制向環(huán)境的放射性物質(zhì)的排放，并消除降雨等自然事件對核電廠的影響。目前1號機組的防護罩已經(jīng)完工。
二、福島核事故的主要特征
此 前世界核電史上曾經(jīng)發(fā)生過兩次核電廠嚴重事故，即1979年美國三里島事故和1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利事故，事故發(fā)生后世界各國投入大量人力物力開展了 有關嚴重事故機理和現(xiàn)象、嚴重事故預防和緩解措施的研究工作，并在此基礎上對核電廠做了大量改進，提高了核電的總體安全水平。但這次福島核事故具有一些新 的特征：
1.極端外部自然災害是導致福島第一核電廠核事故的直接原因。三里島核電廠事故和切爾諾貝利核電廠事故都是由內(nèi)部原因引起 的，以往嚴重事故研究也主要考慮內(nèi)部事件，研究可能采取的預防和緩解措施。福島第一核電廠核事故警示我們在核電廠設計和運行中需要加強對超設計基準外部事 件的考慮。
2.地震及其引發(fā)的海嘯造成福島第一核電廠多機組、長時間的全廠完全斷電和喪失最終熱阱，超出了核電廠設計考慮的范圍。 以往核電廠設計中，即使一個廠址有多臺核電機組，也不考慮多臺機組同時發(fā)生事故這種情況，而考慮的全廠斷電事故也僅考慮失去廠外電源和應急柴油發(fā)電機，不 考慮失去直流供電系統(tǒng)，并認為核電廠能在1天到3天內(nèi)能恢復供電。這次福島第一核電廠不僅喪失了所有交流電源供應，同時最終也失去了電廠控制系統(tǒng)賴以工作 的直流供電系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)，使得核電廠操縱員喪失了對核電廠的正常操控手段。福島第一核電廠在事故后2個星期仍沒能恢復供電。
3.地震、海嘯對核電廠及其周圍基礎設施造成了嚴重破壞，外部救援不能及時抵達，再加上現(xiàn)場人員不足，且受到余震及悲傷和恐懼心理的影響，搶險救災活動不能有效展開，導致事故不斷升級。
4. 主控室沒有操控手段、沒有電廠狀態(tài)指示、核電廠局部位置不可到達，核電系統(tǒng)損傷狀態(tài)超出了嚴重事故管理指南的覆蓋范圍。由于主控室沒有任何操控手段，一些 緩解事故的干預措施只能就地操作，但由于受地震、海嘯、氫氣爆炸以及局部位置高溫和高輻射水平的影響，使得搶險救災活動嚴重受阻，系統(tǒng)損傷狀態(tài)遠遠超出了 嚴重事故管理導則的覆蓋范圍。
5.在未預計的位置發(fā)生氫氣爆炸現(xiàn)象。福島第一核電廠核事故期間接連不斷的氫氣爆炸給公眾造成了極大 的心理沖擊。實際上，在以往核電廠設計中非常關注安全殼內(nèi)的氫氣控制問題，主要是為了避免在安全殼內(nèi)發(fā)生氫氣爆炸現(xiàn)象，導致最后一道放射性屏障的失效。但 這次福島第一核電廠事故所發(fā)生的氫氣爆炸卻發(fā)生在安全殼外，說明以往對核電廠嚴重事故下的氫氣行為的認識存在不足。
6.大量放射性 廢水處理問題。在福島核事故初期，為緩解事故后果，向其4臺機組的反應堆、安全殼和乏燃料水池內(nèi)注入了大量海水和淡水，在福島第一核電廠的堆芯和乏燃料池 冷卻狀況逐漸得到控制之后，福島第一核電廠放射性廢液的泄漏、大量放射性廢液的處理問題逐漸顯現(xiàn)，目前最棘手的就是大量放射性廢液的處理問題。
7.應急撤離區(qū)域問題。作為縱深防御體系的最后一環(huán)，每個核電廠都設置了核事故應急撤離區(qū)。但這次福島核事故的應急撤離范圍是周圍20公里，超出預期。
三、福島核事故的教訓和啟示
根 據(jù)目前掌握的信息，這次事故的后果非常嚴重，教訓也相當深刻。從后果方面來講，一是放射性物質(zhì)大量釋放到環(huán)境中，可能對環(huán)境產(chǎn)生重大而長遠的影響；二是將 來放射性廢物的處理、周圍土壤的修復、居住條件的恢復，都需要大量的資金，經(jīng)濟損失巨大；三是這次事故嚴重影響了全球公眾對核電的信心和信任。
對于福島第一核電廠事故的教訓，還需要進一步研究。總體來看，事故反映出了方方面面的原因，包括技術層面的，管理層面的；有不可抗的因素，也有管理不力、應對不力的因素。可以說既有天災又有人禍，所以說，教訓非常深刻，對我國有著十分重要的警示和借鑒作用。
經(jīng)過對福島第一核電廠事故的初步總結和反思，福島核事故的啟示和警示至少包括：
（一）在管理層面主要有八個方面
1. 進一步深刻認識核安全的極端重要性和基本規(guī)律，提升核安全文化素養(yǎng)和水平。福島核事故的發(fā)生，再次驗證了“核安全是核能發(fā)展的生命線”道理，核安全事關事 業(yè)發(fā)展、事關公眾利益、事關社會穩(wěn)定、事關國家未來，核安全從業(yè)人員要提升核安全文化素養(yǎng)和水平，敬畏核安全、維護核安全、確保核安全，做到“五個必 須”：一是必須認識核安全的特性，即核能行業(yè)相比其它行業(yè)特別突出的技術的復雜性、事故的突發(fā)性、處理的艱難性、后果的嚴重性、社會的敏感性；二是必須堅 持一項方針，即安全第一、質(zhì)量第一的方針；三是必須培育一種文化，即核安全文化；四是必須建立一個體系，即質(zhì)量保證體系；五是必須貫徹一個要求，即縱深防 御、多道屏障的要求。
2.要進一步提高核安全標準要求，并切實有效抓好落實。應當從三個方面制定更高的標準，一是針對包括自然災 害、恐怖襲擊在內(nèi)的外部事件，要進一步提高設防基準；二是針對事故（包括嚴重事故）的預防，要進一步提高安全功能的保障能力和可靠性，讓事故（包括嚴重事 故）的發(fā)生概率進一步降低；三是針對嚴重事故的緩解，經(jīng)過逐步改進和加強之后，最終拿出兜底的方案，保證在發(fā)生最惡劣的情況下，也不會有放射性物質(zhì)大規(guī)模 釋放到環(huán)境，從而避免在場外采取應急響應行動，尤其是公眾的撤離行動。標準的提升可能會增加成本，但從長遠和全局來看，這可能是最有效、最有益、最經(jīng)濟 的，抓好落實核安全標準要求不能有絲毫含糊、絲毫馬虎。
3.要進一步完善事故應急響應機制，提升應急響應能力。任何措施都只能降低 事故發(fā)生的概率，而無法徹底消除事故發(fā)生的可能，因此，必須充分做好場內(nèi)和場外應急準備。我們必須轉(zhuǎn)變觀念，出臺新舉措，按照縱深防御的要求，在組織體系 和工作機制上有所創(chuàng)新，在應急響應能力上有實質(zhì)性、大幅度改進和提升。
4.要進一步增強營運單位自身管理、技術能力及資源支撐能 力。正常狀態(tài)下，核設施一般不易出事，事故往往是因外部發(fā)生極端自然災害而觸發(fā)。道路不通，通訊受阻，過分依賴外界提供支持和援助是不切實際的。在這種情 況下，營運單位自身技術能力和資源支撐就顯得十分重要和關鍵。因此，營運單位一定要配備充足的人員和裝備，具備“孤島作戰(zhàn)”的能力，做到在沒有外界支持的 情況下，也基本上能夠及時有效應對事故工況。
5.要進一步提高核安全監(jiān)管部門的獨立性、權威性和有效性。獨立、權威、有效的監(jiān)管， 在日常情況下可以保證核設施按照標準要求建設和運行，減少事故發(fā)生的可能。在發(fā)生事故情況下，監(jiān)管部門必須及時作出決策，督促營運單位采取有效措施減輕事 故后果，必要時監(jiān)管部門可采取果斷措施，避免事故進一步升級。如果監(jiān)管部門獨立性、權威性得不到保障，監(jiān)管部門的作用就不會得到很好的發(fā)揮，監(jiān)管的有效性 就會大打折扣。
6.要進一步加強核安全技術研發(fā)工作，依靠科技創(chuàng)新推動核安全水平持續(xù)提高和進步。從長遠來看，核能開發(fā)利用的安全 水平要取得突破性提高，必須依靠科技進步。政府和企業(yè)應當共同努力，積極開展核安全基礎理論的研究和關鍵技術的攻關，推動核安全技術集成和成果轉(zhuǎn)化，發(fā)揮 科技在核安全工作中的支撐和引領作用。
7.要進一步提高核安全經(jīng)驗和能力的共享。“城門失火，殃及池魚”，世界事物都是普遍聯(lián)系 的，相互影響、相互制約。在核安全領域一旦發(fā)生問題，沒有一個人、沒有一家單位可以獨善其身，你好就是我好，你不好就是我不好，因此，必須互相幫助，互相 扶持，共同提高，才能共同發(fā)展。不僅在一個國家的范圍內(nèi)如此，在國際層面也該如此。從這個意義上講，一定要建立一個高效的經(jīng)驗反饋和能力分享體系。已經(jīng)具 備經(jīng)驗能力的，應當無條件地盡力幫助相對落后的充實能力，共同克服發(fā)展中的障礙。
8.要進一步強化公眾宣傳、信息公開和輿情應對工 作。這是事關生產(chǎn)力的重要工作，它本身并不產(chǎn)生新的生產(chǎn)力，但它是生產(chǎn)力的重要保障。福島核事經(jīng)驗證明，公眾宣傳、信息公開和輿情應對愈發(fā)顯現(xiàn)出重要性和 緊迫性。當前，包括中國在內(nèi)，廣大公眾對核安全的信心有所下降，對核電發(fā)展的可接受性產(chǎn)生了某些質(zhì)疑，這將成為核電發(fā)展的瓶頸，要破解這個難題，贏得公眾 對發(fā)展核電的認同，強化公眾宣傳、信息公開和輿情應對必須成為我們自覺的行動。
（二）在技術層面主要有五個方面
1. 加強對外部事件的預防。在以往的核電站設計和運行實踐中，對于內(nèi)部事件的考慮和對于外部事件的考慮存在不平衡。即對于內(nèi)部事件，不僅考慮了設計基準，還考 慮了超設計基準，并對那些選定的超設計基準狀態(tài)和嚴重事故工況采取了相應的預防和緩解措施。而對于外部事件，僅考慮了設計基準，使得核電廠能抵御極不可能 （如萬年一遇）的設計基準外部事件，但缺乏萬一在遇到超設計基準外部事件時如何緩解其后果方面的考慮。因此，在今后核電廠實踐中，需要加強對外部事件的預 防和緩解，考慮到人類對外部事件認知水平的局限性，首先應對核電廠采取一些力所能及的縱深防御的措施，如恰當?shù)姆舛禄蚍浪胧┑?，減輕極端外部自然災害對 核電廠的影響。其次，應在更大范圍內(nèi)開展核電廠址周圍外部事件調(diào)查，更深入地論證我國沿海發(fā)生強地震及海嘯影響核電廠安全的可能性，切實排除安全隱患和公 眾的疑慮。第三，開展外部事件概率安全分析工作，尋找可能存在的安全隱患，并實施改進。第四，密切關注人類活動，特別是海岸圍墾對環(huán)境、對核電安全的影 響。
2．維持適當?shù)陌踩Ａ?。在核電廠設計、建造、調(diào)試和運行的各個環(huán)節(jié)和各個層面，都體現(xiàn)了保守的原則，實踐證明這種保守原則是 必要的，如2007年的日本新澙地震和這次大地震，核電廠雖然遭遇了超過原始設計基準數(shù)倍的地震動水平，但核電廠系統(tǒng)基本沒有受到嚴重損傷，只不過這次福 島第一核電廠在地震過后遭受了遠遠超過設計基準的海嘯襲擊，引發(fā)了嚴重事故。因此，在核電安全實踐中，應維持適當?shù)陌踩Ａ浚詮浹a人類認識的不足，并降 低未知的安全風險。
3.強化縱深防御和多樣化設計。在新的反應堆設計中，對場內(nèi)供電系統(tǒng)和余熱排出系統(tǒng)，應采用多樣化設計的理念， 對于原有的應對設計基準事故的那些安全系統(tǒng)，原則要求不變，但需進一步強化冗余系統(tǒng)之間的實體隔離以免共因失效，而為應對超過設計的外部事件，特別是外部 水淹，應考慮增加一臺多樣化的柴油發(fā)電機和一列多樣化的余熱排出途徑，其設計可以不按安全級系統(tǒng)設計，但應避免共因失效，即應對其抗震、布置位置、環(huán)境條 件等提出明確要求。
4.增強嚴重事故的預防和緩解能力。對我國運行和在建電廠，要盡快采取力所能及的嚴重事故預防和緩解措施，如安 全殼過濾排放、非能動氫氣復合系統(tǒng)、穩(wěn)壓器卸壓功能等，同時應編制和完善嚴重事故管理導則。對未來新建的核電廠，一方面要進一步提高安全功能的保障能力和 可靠性，使嚴重事故的發(fā)生概率進一步降低；另一方面通過逐步的改進和加強，最后要拿出兜底的方案，保證在發(fā)生最惡劣的情況下，也不會有放射性物質(zhì)大規(guī)模釋 放到環(huán)境，從而避免在場外采取應急響應行動，尤其是公眾的撤離行動。
5.推行單堆布置設計。目前的分析表明，由于福島第一核電廠3 號機組和4號機組的廢氣處理系統(tǒng)共享了排氣煙囪，可能由于排氣煙囪的堵塞，從3號機組安全殼排放出來的氣體逆流進入了4號機組反應堆廠房，導致4號機組反 應堆廠房氫氣爆炸，這充分表明多臺機組之間哪怕是非安全系統(tǒng)的共享都有可能存在潛在的安全隱患。實際上，最新的研究結果表明，雙機組布置設計雖然具有布置 緊湊、占地面積相對較小、投資相對較少的特點，但單堆布置具有更好的廠址適應性、機組獨立性和操作便利性，這樣單堆布置有利于提高安全性和工作效率，對工 程進度的保證和經(jīng)濟性有利。隨著單機組功率增大、安全性以及廠址適應性要求的提高，單堆布置成為新一代核電的主流?，F(xiàn)在公認的三代壓水堆核電機組 AP1000、EPR均采用單堆布置。因此，我們建議新的反應堆設計應采用單堆布置設計。避免核電廠系統(tǒng)，特別是用于緩解嚴重事故的系統(tǒng)和設備的共享，有 效應對類似于福島核事故的多機組同時發(fā)生事故的情景。
（以上僅代表作者個人觀點）