福岛核电站事故真相

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【专家详解】福岛核电站事故真相（一）：轻水反应堆的危险性及安全盲点

在2011年3月11日下午2时46分发生的里氏9.0级东日本大地震中，日本东北电力的女川核电站（地震时1、2、3号机组处于运转状态）、东京电力的福岛第一核电站（地震时1、2、3号机组处于运转状态，4、5、6号机组处于定期检查状态）和第二核电站（地震时1、2、3、4号机组处于运转状态）、日本核电的东海发电站（2号机组处于运转状态）受灾，

福岛核电站事故真相

＊1：反应性事故：一根控制棒被瞬间抽出不会损伤堆芯，但如果两根同时抽出就会对堆芯造成毁灭性破坏。一根被抽出的概率为1/1000以下，两根同时被抽出的概率为1/100万以下。一般认为两根同时被抽出的情况在现实中不会发生。虽然没有理论根据，但不以此为前提，轻水反应堆技术就无法成立。

图1：国际核事件分级表（INES）

核事故及故障的评估标准，由国际原子能机构（IAEA）和经济合作与发展组织核能

机构（OECD/NEA）制订。福岛第一核电站事故被定为最严重的“7级”。本图根据日

本资源能源厅的资料制作。

本文将以轻水反应堆存在的根本性危险、此次重大事故的源头

——应急柴油发电机失灵的原因，以及引发重大连锁事故的机制为主进行解说。本文涉及的内容并不只是对迄今为止公布的事实关系进行单纯的整理，而是笔者从独自的视点出发进行技术评价的同时，向日本的安全审查制度及其实施内容提出的严重质疑。

■轻水反应堆的危险性及安全盲点 轻水反应堆（Light Water Reactor：LWR）是美国反应堆厂商开发的发电反应堆，共有两种堆型。分别为压水反应堆（Pressurized Water Reactor：

PWR）和沸水反应堆（Boiling Water Reactor：BWR）（图2）。前者是美国能源部（United States Department of Energy）旗下的橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）与美国西屋（Westinghouse）公司、后者是美国能源部旗下的阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）和美国通用电气（General Electric，GE）共同研发并商品化的。

图2：轻水反应堆的堆型

沸水反应堆利用反应堆内铀燃料发生核裂变时产生的热加热冷却剂（真水），使用

生成的蒸气直接驱动涡轮机（a）。压水反应堆则是在反应堆内的铀燃料发生核裂

变后，1次冷却剂变成高温高压的热水，并流向蒸气发生器，与2次冷却剂进行热

交换。2次冷却剂变成蒸气驱动涡轮机。本图根据日本资源能源厅的资料制作。

全世界目前有将近500

座动力反应堆在运转，其中8成是轻水反应堆。进一步细分的话，轻水反应堆中的6成是压水反应堆，其余4成是沸水反应堆。东京电力公司拥有包括福岛第一核电站在内的17座沸水反应堆2。 ＊

＊2：这17座中，福岛第一核电站有6座，福岛第二核电站有4座，柏崎刈羽核电站有7座。

动力反应堆的主流——轻水反应堆采用热中子吸收截面大于重水和石墨的普通水（轻水）

作为缓冲剂和冷却剂3。燃料方面，由于天然铀的浓度不会到达裂变，因此采用3～4质量％＊

的低浓缩铀4。由此，即使堆芯较小也能实现较高的热输出，作为具有高输出密度的商业反＊

应堆能够发挥出色的经济性。

＊3：热中子吸收截面表示吸收帮助发生核裂变的热中子的概率。单位为“b（barn）”，1b＝10-24cm2。重水的热中子吸收截面为1mb，石墨为4mb，而轻水高达660mb。

＊4：铀的最低裂变浓度为1.5质量％。

为此，不仅是在反应堆运转时，停运时也必须使堆芯的发热和冷却保持平衡。这一平衡状态的轻微失衡会导致燃料受损，严重失衡则会导致堆芯熔毁（Core Melt）。轻水反应堆技术被戏称为“走钢丝技术”也缘于此。

对于轻水反应堆来说万一发生事故，要绝对优先实施堆芯冷却。为此，作为驱动冷却泵的电动机的电源，备有可在停电时供电的应急柴油发电机（Emergency Diesel Generator），由该发电机向3套应急堆芯冷却装置系统（Emergency Core Cooling System：ECCS）供电＊5。不过，上述二者之中的任何一个失灵的话，就会导致堆芯熔毁。福岛第一核电站发生的就是这样的事故。

＊5：沸水反应堆又包括高压注水式、低压注水式、反应堆隔离冷却式，压水反应堆包括高压注水式、低压注水式、无需冷却泵的蓄压注水式。

轻水反应堆中具有代表性的事故为冷却剂丧失事故（Loss of Coolant Accident：LOCA）和反应性事故（Reactivity Accident）。在现实中，因管道破损而引发的冷却剂丧失事故最容易发生。

日本初期的轻水反应堆安全审查制度不完善

福岛第一核电站是从20世纪70年代初期至后期开始投入运转的，是日本的代表性核

电站之一（表1）。最古老的1号机组是在美国尚且只有3座轻水反应堆运转时下的订单，可以说从诞生起，就肩负着反应堆的试验使命6。 ＊

＊6：其他3座分别是美国西平波特(Shippingport)、杨其罗(Yankee Rowe)、德累斯顿（Dresden) 1号机组。

轻水反应堆的设计寿命为40年。达到设计寿命的反应堆全世界目前共有5座，日本有3座，其中之一就是福岛第一核电站的1号机组7。 ＊

＊7：5座具体为美国Oyster Creek和九英里峰(Nine Mile Point) 1号机组、敦贺1号机组、美浜1号机组、福岛第一核电站1号机组。

福岛第一核电站的一个特点是，从1号机组至5号机组均安装了名为“MarkⅠ型”的烧瓶状反应堆安全壳。其底部有用来储藏冷却水的巨大环形抑压池（图3）。只有6号机组安装了后来成为标准的“Mark Ⅱ型”圆锥状反应堆安全壳。无论如何，这些初期的轻水反应堆安全审查时间只有短短的半年到一年。在当时日本作为国策推进的核电站的背景下，安全审查不可否认地受到了政策的左右。

图3：反应堆建筑的截面图

地震前的福岛第一核电站1、2、3号机组的状态。中央的烧瓶状反应堆安全壳在底

部有环形抑压池。本图根据东京电力的资料制作。

福岛第一核电站事故就是在这种背景下发生的。“是由意料之外的地震和海啸引起的”

、“这是人类的智慧无法战胜的天灾”，也许此类观点比较多。但笔者认为，此次的事故并非天灾，而是人祸。这是因为这些核电站的抗震指针只拥有比以往发生的地震震级和海啸高度高出几成的安全基准，令人不得不质疑这真能起到保证安全的作用吗？

这种问题并不只存在于福岛第一核电站。例如，在2007年7月新潟县发生里氏6.8级中越冲地震时，观测到的地震是设想值2倍的东京电力柏崎刈羽核电站也存在相同的问题。当时，该核电站“虽然没有明显的严重损害”（国际原子能机构（IAEA）），但3号机组旁边

的变压器发生了火灾，6号机组反应堆建筑的桥式起重机受损。将其归咎于天灾未免过于幼稚，还是解释为人祸更为恰当。原因是对海底的活动断层和发电站立地的地质调查不充分，未能设定准确的地震基准等。另外，也没有弄清楚地震的传导放大机制。

确保核电站安全的重要设备除了应急柴油发电机外，全部收纳在反应堆厂房里设置的反应堆安全壳内。不过，确保安全的设备并不只是这些。在海岸附近的野外也设置有安全设备。但这些都是以不发生高于设想高度的海啸为前提的，野外设施的设置除了抗震设计外并没有实施特别的安全措施。此次的福岛第一核电站事故凸显了在安全方面的这一盲点。这是安全审查的失误，也是结构性缺陷。（未完待续，特约撰稿人：樱井淳，物理学者兼技术评论家）

【专家详解】福岛核电站事故真相（二）：应急柴油发电机功能丧失的原因

■应急柴油发电机功能丧失的原因

地震后，当看到福岛第一核电站曾一度启动的应急柴油发电机停机的新闻后，笔者便直觉到，如果柴油发电机不能恢复供电，那么1、2、3号机组的堆芯最快将在2个半小时到3小时，即便采取一些应对措施，也将在数个至数十个小时内发生堆芯熔毁。不仅如此，1号机组到6号机组的乏燃料池（设置在反应堆建筑的最上层，尺寸为长宽各约10m×深约10m）内储存的乏燃料也将熔毁（图4）8。 ＊

＊8：事故发生后，日本政府只公开了堆芯的信息，事态与之同步发展的乏燃料池信息没有公开。这并不是东京电力没有注意到，也不是原子能安全保安院没有掌握信息，更不是官房长官枝野幸男的纰漏。他们都从最初就知道这些问题，但因担心引起社会恐慌，所以故意隐瞒了信息。另外，乏燃料棒的数量为1号机组292个，3号机组514个，4号机组1331个。

图4：福岛第一核电站4号机组

东京电力2011年4月13日宣布，估计4号机组乏燃料池内储存的部分乏燃料已经

受损。照片是东京电力3月16日从直升机上拍摄的。

笔者为何会有这种直觉？这是因为，类似的情况在美国发表的两篇核灾难研究报告以及笔者所写的两本书中都曾提到过。美国的两篇研究报告中阐述了类似于福岛第一核电站重大连锁事故的进展过程和向环境中泄漏放射性物质的经过，以及土地污染、居民被辐射、财产损失金额等，此次福岛核电站的事故进展过程也与其一致。

发生这种情况的背景是美国的外部电源失效发生频率较高。例如，堆型为压水反应堆的西果牙(Sequoyah)核电站1号机组每年平均发生9.05×10-2次，泽昂（Zion）核电站1号机组每年平均发生7.80×10-2次外部电源失效的现象。所以美国才产生了对安全措施的担忧。

因此，作为安全措施，美国的文献中阐述了为维持供电，需要构筑多重电源系统的重要性。不过，关于这种在外部电源断电时供电的预备（应急）柴油发电机，“据统计，约3％的柴油发电机在需要时不能顺利启动。而且，如果应急负荷满负荷运转，发电机发生停机的概率约为1％”，文献中指出，“这作为（预备柴油发电机）安全系统的缺点之一广为人知”。该文献还警告称，“如果大面积的外部电源失灵和柴油发电机故障同时发生，就会引起堆芯

熔毁、安全壳的注水系统和沸水反应堆的余热排出系统等功能丧失，由此可能会泄漏大量放射性物质”。

非常遗憾，福岛第一核电站正好发生了该文献中曾经预警的事故。

日本的柴油发电机可靠性曾最高

另一方面，在日本对应急柴油发电机拥有绝对的信任，并且有意识地回避了安全性验证。对此，笔者曾敲过警钟。

让我们来重新看一下轻水反应堆的安全措施。轻水反应堆设置了3重保护措施。第一重是用来控制运转中的反应堆发生核裂变的控制棒。第二重是在反应堆的冷却水泄漏时用来补给的应急堆芯冷却装置。第三重是在外部电源失灵时使用的内部电源之一——应急柴油发电机（图5）。

图5：反应堆的余热排出系统

外部电源失灵时启动应急柴油发电机。图由本站根据东京电力的资料制作。

这些装置在进行每年一次的定期检测时会仔细检查，并确认功能一切正常。不仅如此，在反应堆的运转过程中，每月还会进行运转确认（监测试验）。

控制棒的检查是将所有控制棒一根一根上下移动数厘米，以确认没有与燃料棒周围的管箱（Channel Box）接触或发生粘连。应急堆芯冷却装置方面，启动注水泵向辅助管道释放冷却水，确认是否能够得到符合规定的压力和流量。应急柴油发电机方面，根据模拟停电信号实际启动发电机，确认能否以规定的电压和电流向模拟负荷供电。

上述测试过程中，只要确认到任何一个环节不工作，就必须根据安全规定立即停止反应堆的运转。虽然这种情况极其少见，但日本不是没有发生过。日本核电的敦贺核电站1号机组和福岛第一核电站就发生过控制棒卡死的情况，北海道电力的泊核电站1号机组发生过应急柴油发电机启动失败的情况。

即便如此，日本的应急柴油发电机可靠性仍是全球最高的。压水反应堆和沸水反应堆一般都是并联设置两台应急柴油发电机9。当然了，这是为了形成多重安全系统，实际所需的＊

电力利用一台应急柴油发电机即可供应。

＊9：最新的沸水反应堆——柏崎刈羽核电站的各反应堆并联设置了3台应急柴油发电机。

在日本，两台应急柴油发电机均启动失败的概率为10-6。而美国高达10-4，俄罗斯高达10-2。尤其是在应急柴油发电机的可靠性较低的俄罗斯，更是频繁地实施启动确认试验。例如，在笔者曾于1993年7月作为NHK采访组成员之一逗留两周时间的库尔斯克（Kursk）核电站（拥有4座切尔诺贝利核电站的反应堆那样的RBMK型反应堆），4座反应堆每周全部会实施一次启动确认试验。

总而言之，如果应急柴油发电机功能失灵，肯定会造成堆芯熔毁。应急柴油发电机的作用就是如此的重要。

为何女川核电站受海啸影响较轻 此次，遭遇东日本大地震的4座核电站的命运各不相同的主要原因不在于地震加速度，而在于海啸的高度。一般来说，海啸的大小主要受距离震源的远近和地形的影响。

图6为显示震源与发电站位置关系的日本东北地区地图。4座核电站中，女川核电站虽然距离震源最近但受灾却较轻，这是因为女川核电站建在牡鹿半岛底部海拔高度约为15m的入海口处，这一地形缓解了高约17m的大海啸的直接冲击。而面朝太平洋建在海拔约5.5m

高度处的其他3座核电站，则受到了大海啸的正面冲击。

图6：东北地区的核电站与震源的物理位置

在日本的三陆冲、即牡鹿半岛东南东约130km附近，地下24km处发生了里氏9.0

级地震。震源离女川核电站最近，不过得益于女川核电站的地理位置，该核电站受

灾较轻。

在这一事实的基础上，让我们来分析福岛第一核电站的应急柴油发电机为何会停机，

资料大全

首先，请看图7。福岛第一核电站设想海啸高度为4m，所以设置了高5.7m的防波堤。但实际高度为设想高度约3倍的14m大海啸轻而易举地冲破防波堤直接冲击到核电站设施整体。

图7：福岛第一核电站的地理位置

防波堤高5.7m。东日本大地震引发的海啸远远超过了这一高度。本图根据东京电力

的资料制作。

福岛第一核电站的各反应堆均采用海水来冷却冷凝器，因此在立方形的反应堆建筑的临海一侧，建设有长方形的涡轮机房。除了冷凝器外，海水还被用于反应堆的冷却以及热交换器二次系统和应急柴油发电机的排热，这些设施被设置在较涡轮机房更靠近海边的地上和地下的位置。当然，离海边越近受海啸的影响越严重，所以上述设施全部受损或浸水。

日本的核电站的设施配置在抗击海啸直接冲击方面全都比较薄弱。日本的安全审查未能指出并改善这一点，不得不说这是安全审查方面存在的一个缺陷。

核电站的设置场所正确吗？

虽然福岛第一核电站已经老化，但这并不是应急柴油发电机功能丧失的主要原因。这是因为从建设之初到现在一直原封不动地使用的设备和建筑物只有反应堆压力容器、反应堆安全壳和混凝土建筑。其他的设备全部更换过。

应急柴油发电机与汽车发动机一样为内燃机构，不及时排出产生的热量就会导致过热现象。可以推测，停电后，曾一度启动的应急柴油发电机中途停机的原因不是因为发动机损坏或浸水，而是因为用来排热的海水冷却系统失灵。虽然到目前为止详情尚未公布，不过可以推测导致停机的主要原因包括：地震和海啸导致海水进水口受损、或异物混入导致管道堵塞、抑或电动机、泵和管道等受损及故障等。

以前，日本原子力工学试验中心多度津工学试验所（香川县多度津町）曾实施过实际规模大小的应急柴油发电机三维振动实验，实验结果并没有产生损伤等。但实际上该实验只是针对应急柴油发电机本身的抗震实验，并不是包括冷却系统在内的系统整体抗震实验。因此，无法成为此次福岛第一核电站系统受损案例的参考。

像福岛第一核电站这样的初期沸水反应堆，其应急柴油发电机并没有设置在抗震设计等级为A级的反应堆建筑地下一层，而是设置在了等级为B级的涡轮机房地下一层。表2为福岛第一核电站、福岛第二核电站和柏崎刈羽核电站的应急柴油发电机的设置场所。

应急柴油发电机设置在涡轮机房地下一层是否就是导致柴油发电机功能失效的主要原因，目前尚不能明确下结论。不过，这里存在的一个疑问是，将应急柴油发电机等抗震设计等级为A级的抗震设备设置在B级的厂房内是否合适？关于这点曾发生过令笔者略感遗憾的事情。

在前面提到的2007年7月中越冲地震发生1个月后，笔者访问了柏崎刈羽核电站。该核电站将应急柴油发电机和装有可燃烧10小时燃料的轻油罐设置在反应堆建筑地下一层（福岛第一核电站为设置在涡轮机房一层）。而储藏有可燃烧一周时间的燃料的轻油罐则设置在坚固的野外设施中，通过地下管道和泵向反应堆建筑输送轻油。应急柴油发电机的排热是从海水进水口抽取海水，然后通过地下管道输送到反应堆建筑内。

看到这种设备配置方式的笔者曾向东京电力提出过以下的质疑：无论对野外的地下管道和设施实施了怎样的A级抗震设计，还是容易受到地震和海啸的影响，这样的设置真的安全吗？。如前所述，福岛第一核电站1、2、3号机组的应急柴油发电机功能失效的原因不在于发电机本身，而在于室外的海水冷却系统失灵。所以笔者很后悔当时没有执着地抓住这

个问题。（未完待续，特约撰稿人：樱井淳，物理学者兼技术评论家）

■重大连锁事故的发生机理

在此次的东日本大地震中，福岛第一核电站的反应堆接二连三地出事，令人吃惊的是，轻水反应堆的安全审查竟然没有设想堆芯熔毁的情况。关于此事，在伊方核电站行政诉讼10＊中，当时的原子能安全委员会委员长内田秀雄曾明确作证：“即使发生冷却剂丧失等严重事故，应急堆芯冷却装置也能够顺利运转，从而安全冷却堆芯”。另外，关于辐射评估中的向环境泄漏大量放射性物质，内田表示“尽管不会发生堆芯熔毁，但为了评估公众被辐射的社会风险性，还是进行了假设”。

＊10：伊方核电站行政诉讼：1973年8月，伊方核电站周边居民向法院提起诉讼，称国家的安全审查不充分，要求取消该核电站1号机组反应堆的设置许可。在一审和最高法院的审判中，原告均败诉。

原原子能安全委员会委员长佐藤一男在著作中曾提到三里岛核电站事故属于意外。从这种安全逻辑来看，福岛第一核电站的堆芯受损事故自然也能称为意外情况。但实际上，堆芯熔毁从工学原理上来说是可能发生的。他们之所以不能以此为前提，是因为只要不是“绝对安全”，地方政府就不会批建核电站。因此，迄今为止一直避谈工学原理，而是按照政治的逻辑描绘了轻水反应堆的安全性能。

在此笔者在此强调，如果应急柴油发电机功能丧失，最快将在3小时、即便操作员采取一些应对措施，也将在数小时至数十小时内发生堆芯熔毁。福岛第一核电站1、2、3号机组在应急柴油发电机失灵后，堆芯已经受损。不仅如此，设置在反应堆建筑最上层的乏燃料池内的乏燃料受损程度也在同步发展。另外，4、5、6号机组的应急柴油发电机也出现功能丧失现象。尽管刚好因定期检查躲过了堆芯受损之灾，但需要冷却的乏燃料池内的乏燃料却面临着受损的危机。

如果外部电源失灵时，内部电源的应急柴油发电机如果能顺利启动并充分发挥功能，之后即使操作员不采取任何措施，通过自动控制也能安全冷却堆芯。但是，如果应急柴油发电机功能丧失，那么操作员的噩梦就开始了。

反应堆安全壳底部的抑压池中储存有用不完的大量冷却水，但如果应急柴油发电机失灵，发生事故时就无法向冷却堆芯的泵供电。因此，尽管池中有大量冷却水，却发挥不了任何作用。

受过训练的操作员

那么，应急柴油发电机功能丧失时，操作员采取了什么应对措施呢？

东京电力表示，该公司非常重视三里岛核电站事故的教训，拥有针对意外情况的事故管理（Accident Management）。即作为堆芯冷却的最终手段，采用直接利用海水冷却的方法。操作员事先进行过严格的训练。

让海水冷却系统的水泵工作的电动机利用设置在现场的小型发电机供电。不过，由于反应堆随着衰变热升温，冷却水变成水蒸气，反应堆内的压力升高。这样一来，就无法利用海水冷却系统的水泵向堆芯注水。发现这一点后，操作员首先选择了从反应堆的管道系统向反应堆安全壳内释放蒸气，由此来降压的操作。然后操作员再尝试向堆芯注入海水，如此反复操作。

可是由于海水的注入量不够，堆芯温度逐渐上升，达到约1200℃时，燃料包壳管的锆合金材料与水蒸气的反应变得活跃，从而产生了大量氢气。此时估计堆芯已经开始不断受损剥落。说不定当时的温度已经达到铀的熔点2800℃，堆芯熔毁现象已经发生。

而且，同样的现象还发生在了乏燃料池内的乏燃料上

＊11。

＊11：日本原子能委员会的某专家委员针对此次的乏燃料池事故称，“从来没想到会发生这种意外。因为以储藏为目的的静态设施发生事故的概率非常低”。

核电站难建导致反应堆集中……

根据1、3号机组反应堆建筑的破坏情况可以推测出堆芯和乏燃料池内的乏燃料产生的总氢气量，从4号机组反应堆建筑侧面墙壁的破坏情况可以推测出乏燃料池内的乏燃料产生的氢量。从仅乏燃料产生的氢气就严重破坏了

4号机组反应堆建筑的侧面墙壁的现象来看，可以推测出储藏的乏燃料棒数量相当多，所以氢气生成量也较多（图4）。

其实，反应堆建筑的外侧墙壁为了能够承受住小型导弹的攻击，采用了厚度约为50cm的钢筋混凝土构造。因此，仅凭堆芯燃料和乏燃料池内的乏燃料部分受损所产生的氢气，按说根本不会发生完全被炸飞的情况。但现实却不是这样。所以说堆芯燃料和乏燃料池内的乏燃料完全受损来得更为准确。各反应堆受损情况的汇总见表3。

最后，作为此次连续事故的主要原因，让我们明确日本核电站的特点。

以福岛第一核电站和柏崎刈羽核电站为代表，日本的核电站都是在一处设置多座反应堆。这种情况在全世界都很少见，这也显示了在日本建设核电站的难度。

由于在一个地方集中了多座反应堆，发生大地震时发展为严重事故的危险性也会升高。实际上，遭遇此次东日本大地震的福岛第一核电站以连锁事故的形式暴露了日本核电站隐藏的危险性。（未完待续，特约撰稿人：樱井淳，物理学者兼技术评论家）

■放射性物质的泄漏

直到2011年4月中旬，福岛第一核电站的情况依然处于不容乐观的状态。反应堆控制室的记录以及设备和建筑的状态（扭曲、变形、损伤、破损等）、反应堆安全壳内观测到的加速度响应谱、土地污染及居民受辐射情况等均不清楚，所以现阶段还无法对福岛核电站事故进行学术性和定量性评价。根据美国三里岛核电站事故的经验，要想完全弄清熔毁的堆芯情况等详情，最快也要一年的时间。

随着放射性物质的泄漏，日本政府对福岛第一核电站的附近地区发出了避难指示。全球以往的主要核设施发生事故时的放射性物质泄漏量如下，①1957年英国温德斯格尔（Windscale）核电站的反应堆泄漏的I-131（碘131）为2万5000Ci、Cs-137（铯137）为600Ci；②1979年三里岛核电站2号机组泄漏的放射性气体为250万Ci、I-131为15Ci；③1986年切尔诺贝利核电站4号机组泄漏的Xe-133（氙133）为1亿8000万Ci、I-131为4800万Ci、Cs-137为230万Ci、Sr-90（锶90）为27万Ci、Pu-239（钚239）为400Ci。

按照具有代表性的I-131放射量来看，福岛第一核电站的泄漏量为260万Ci，是切尔

＊＊诺贝利核电站事故的1/18以下12。不过，这一数值则是三里岛核电站事故的17万倍13。

＊12：据《朝日新闻》报道，“泄漏量为11万万亿贝克勒尔（推测）”。这里按照3.7×1010Bp=1Ci的关系换算。

＊13：相对于三里岛核电站仅15Ci的I-131泄漏量，福岛第一核电站的260万Ci就非常多了。

I的沸点约为184℃，不容易与熔融物结合，半衰期只有8天。而Cs的沸点约为690℃，在熔毁的堆芯中无法辨认。其半衰期长达30年，对食物污染和土地污染的影响是长期的。尤其是γ射线的能量高达661keV，特别需要引起注意。

I-131含量较高的原因是……

日本在自来水、原乳和蔬菜中都检测出了I-131和Cs-137。最初，比如说在福岛县邻县的自来水中，1L水中所含的放射能约为3Bq。自然界和食物受自然界中存在的放射性物质和核实验泄漏的放射性物质的污染，1kg的蔬菜和肉中至少含有0.3～1Bq左右的放射性物质。因此，1L自来水中含有3Bq放射能是通常流通的食物中含有的放射能的约3倍。不过，日本规定的安全标准为300Bq。自来水中检测到的放射能还只是安全标准的1/100左右。虽然是越少越好，但这个放射水平还是可以容忍的。

但是随着时间的推移，土地污染和食物污染的严重程度超出了预想。例如，在福岛县饭馆村，1kg土壤中检测出的Cs-137为16万3000Bq，I-131为117万Bq（约为25μCi/kg）。这些数值表明村民必须撤离此地。不仅是饭馆村，在福岛县和茨城县等大范围地区，原乳及蔬菜等食物的污染仍在继续。

在这些地区，I-131含量相对于Cs-137要高很多。由此可以推测，放射源不是乏燃料池，而是堆芯。这是因为，乏燃料池中的乏燃料已经从堆芯中取出半年至数年时间，半衰期为8天的I-131几乎全部完成了衰变，应该是检测不出来的。再根据Cs-137的泄漏量较高

这一情况可以推测，在从反应堆向反应堆安全壳中减压排气的过程中，大量的I-131进入到了反应堆安全壳中。

■赔偿问题与废炉问题

今后，随着事态的逐渐平稳，赔偿和废炉问题将凸显出来。

首先，关于赔偿问题，日本的《原子能损害赔偿法》规定，“电力公司等必须与保险公

＊司以及日本政府签订合约。保险公司支付的最高限额为1200亿日元”14。另外，当发生像

此次这样的核电站事故时，日本政府需向东京电力支付150亿日元。

＊14：日本的《原子能损害赔偿法》中规定的保险公司需支付的最高限额比美国少一位数。

不过，东京电力需向受灾者支付的补偿额将以万亿日元为单位。这中间的差额与其说由东京电力负担，不如说将由日本政府向东电等公共作用较大的公司投放的公共资金来负担。“电力公司等必须与政府签订合约”的规定便意味着东电可以接受政府投放的公共资金。

日本政府的公共资金也就是税金。因此，在现有制度下，发生核电站事故时电力公司必须向受灾者支付的保障金大部分都将由日本国民分担的。为了推进作为日本国策的核电事业，就只能制订这样的对电力公司等有利的政策，从而形成了这种赔偿制度。

完全拆除核电站需要1万亿日元

关于废炉问题，日本政府、经济产业省和东京电力的意向对福岛第一核电站具有决定性意义。为了在国土狭窄的日本有效利用土地，将会采用还原为空地的“完全拆除方式”。1、2、3号机组将在今后数年内进行堆芯调查和熔毁物撤除作业，然后在用数年（反应堆停止后约10年）时间使被辐射的反应堆压力容器和被污染的管道及设备等的放射能衰减，之后才能开始进行拆除作业。因此，还原为空地实际需要长达25年的时间。

不过，未受污染的物品可以采用与普通产业废弃物相同的处理方法。污染程度在安全级别（Clearance Level）以内的物品也可以废弃。污染程度超出安全级别的物品则需要在野外建设专用设施，为其覆盖能够预防风雨的覆盖物进行管理。对于被污染的管道和设备要进行去污处理。而放射性较强的反应堆压力容器，需将其切割为可以搬运的尺寸，收容在屏蔽容器内，在专用保管设施中保存300年左右。

据推测，完全拆除反应堆所需费用为建设费用的3～4成。建设福岛第一核电站的一个反应堆系统，以目前的成本约需3000亿日元，因此，即便按照2成计算，完全拆除一个反应堆系统也需要600亿日元左右。福岛第一核电站共有6座反应堆，所以约需3600亿日元。

实际上，全世界还没有出现过完全拆除商业规模的大型轻水反应堆的先例。因此，并无法确定用建设费的2成成本就能彻底完成拆除。福岛第一核电站的拆除成本也有可能达到3600亿日元的近2倍。大致的费用也许会花费1万亿日元左右。（未完待续，特约撰稿人：樱井淳，物理学者兼技术评论家）

■惨痛教训

作为东日本大地震的教训，按照东海地震和南海地震同时发生的最坏设想时，仅设置高14m的海啸防护壁是不够的。还应该按照发生里氏9.0～9.4级左右的巨大地震的设想，更改抗震级别。中部电力的浜冈核电站假设会遭遇里氏8.6级的东海地震，抗震级别设定为1000GAL。不过，这种抗震级别还太低。浜冈核电站等日本核电站应该以发生与东日本大地震相当程度的地震和海啸为前提，提高安全级别。

如果发生东海地震，从居住的人口密度来看，遇难者人数可能会达到东日本大地震的数倍。截至2011年4月中旬，东日本大地震的遇难人数约为1万3000人，失踪人数约为1万4000人。如果在对海啸完全无防备的地区发生东海地震，就有可能出现远远超过东日本大地震的惨剧。所以日本必须正视东日本大地震的现实，尽快改变对策。

同时，日本还必须改变目前未能有效发挥作用的安全审查体制。日本当前的体制与电力公司的监管机构紧密相连，审查实权掌握在既非研究人员亦非技术人员的行政机构和官员手中。要想改变这一体制使其有效发挥作用，需要重组原子能安全委员会、经产省原子能安全保安院和原子能机构轻水反应堆安全性部门，形成一个脱离电力公司监管机构立场的、具有较高独立性和公正性的组织。

具体而言，笔者建议整合上述3个机构，在相当于美国原子能管理委员会的专业工程师制度下，设立新的安全审查机构。25年前，笔者曾在当时任职的原子能安全研究所亲自体验过安全审查体制的弊端。多少年来从未改变过的目前这种申请方和审查方混为一体的体制有百害而无一利。

而在具有较高独立性的组织中，应该由懂技术的专业工程师进行评估。希望这种真正具有客观性和实效性的安全审查体制能够尽早建立。

需要有意识地分散风险

笔者之前已经说过，此次事故的直接原因并不是地震的影响。大地震引发的意外高度的海啸导致反应堆建筑和涡轮机房外设置的海水冷却系统受损、应急柴油发电机功能丧失才导致了堆芯无法冷却的局面。

然而，女川核电站离震源最近，本来最容易受到地震和海啸的影响，但却安全地停止了运转。这是因为该核电站位于牡鹿半岛的根部，①所处地形不容易受到海啸的直接冲击；②

＊位于可减缓海啸影响的入海口；③不同于日本的其他核电站，建设在海拔高15m的位置上

15；这些因素使女川核电站避免了福岛第一核电站的遭遇。反过来说，这表明核电站的设置场所（海拔）和设施的配置方式可以减少海啸的影响。

＊15：当向东北电力确认女川核电站的位置选择是作为防海啸措施有意而为还是巧合时，得到的回答是有意而为。

日本的核电站采用世界少见的大量反应堆集中在一起的布局。因此，一旦发生事故，就有可能发展为此次这样的重大连锁事故。为了避免这种情况，需要有意识地分散风险。

堆芯熔毁事故还可能发生

东京电力在三里岛核电站事故后，为了应对意外情况，作为事故管理的一环，把向堆芯

注入海水的规程导入操作指南中，并对操作员进行了训练。

此次事故中，在应急柴油发电机功能丧失的情况下，操作员尝试注入海水。由此避免了像切尔诺贝利核电站事故那样的、放射性物质大量泄漏的最坏情况。这点值得肯定，其他核电站也应该实施相同的训练。

尽管如此，泄漏到自然环境中的I-131和Cs-137等还是大范围污染了自来水、原乳、蔬菜、海水和空气。有些地区因土地遭到严重污染，不得不撤离居民。在这种情况下，唯一不同于切尔诺贝利核电站事故的是，居民受到的辐射较轻，不过这也可能是由于还未进行彻底调查，真正情况尚未掌握的结果。今后需要彻底调查土地污染和居民受辐射情况。

最后，作为此次东日本大地震的教训最重要的一点是，如果在日本这个地震多发国家大规模建设轻水反应堆核电站，就必须拥有还会发生堆芯熔毁事故的觉悟（图8）。（全文完，特约撰稿人：樱井淳，物理学者兼技术评论家）

图8：三里岛核电站事故

1979年3月28日，美国宾夕法尼亚州哈里斯堡的三里岛发生核电站事故。冷却装置出现故障，导致放射能泄漏。摄影：共同通信社

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