【果殼地震特輯】地震時，核電站如何阻止核泄漏？

日本地震發生后，關于核電站的動態一直是被緊密關注的對象：受到影響的核電站中13座已緊急關閉，而有兩座核電站（福島核電站和女川核電站）還是引起了恐慌。那么，在地震中，核電站是怎樣自我保護的？目前日本核電站所面臨的問題又是如何引起的？

（果殼網/圖）

地震是怎樣影響核電站的？

由于資源貧乏，日本主要使用核能發電。在這個狹長的島國各地分布著55個核電站，其中有15個分布在這次地震的影響區域。而日本又處于4個地質板塊的交界處，是地震的多發重災區。如果地震強烈到能夠干擾反應堆芯的程度，就有可能引發核泄漏。

地震對核電站的影響主要有兩個方面：一是用于保護核反應堆的廠房建筑結構完整性，二是反應堆芯的溫度。當溫度過高時，核反應堆堆芯就會開始熔毀。堆芯熔毀后，會向包裹它的外殼空間釋放放射性的蒸汽和其他放射性物質。核泄漏——這一聽上去就恐怖的名詞就是接下來要發生的事情。所以，將反應堆芯溫度維持在恒定范圍內的冷卻系統尤為重要。

當然，這些是核電站的設計建造人員所熟知的，他們為核電站集成了保護措施，用于保護強烈地震可能會造成的反應堆芯熔毀。

具體有哪些防護措施？

第一道防線：震波感測器。震波感測器通過檢測PGA（peak ground acceleration，峰值地面加速度）值來工作，PGA代表在地震時感測器所在地面受力的大小。它用來感應即將發生的地震，并即刻將核反應堆關閉，阻止其溫度變得過高。

世界上的大部分電站是被設計為耐受0.2g以下PGA的。當檢測到的PGA值超過這一數字，感應器就會向反應堆發出報警，將其強行關閉。一般來說，6級以上的地震就會產生超過0.2g的PGA，但是震級并不是決定PGA的唯一因素。

舉例來說，阿拉斯加曾發生過9.2級地震，其震源深度為23km，產生的PGA是1.8g。而前不久的新西蘭地震震級在6.3以下，震源深度卻只有5km，就產生了2.2g的PGA。目前仙臺地震的震級是9級，震源深度24km，它的PGA值是0.82g。

據《新科學家》報道，當震波感測器發出警告后，在核反應堆停止反應的同時，緊急制冷系統也開始啟動，使核反應堆芯的溫度盡快降低。

“當核電站關閉時，控制棒將插入堆芯，從而瞬間停止鏈式反應。但是核反應堆仍然處于高溫狀態中，冷卻系統仍需工作。”

引起恐慌的兩座核電站到底發生了什么？

大多數受到影響的核電站都及時關閉，并以最小的影響得到了控制，而其中兩個卻遭受到了比較嚴重的打擊。受地震影響最大的是福島核電站，強烈的地震和隨之而來的海嘯危及了電力系統。當核電站關閉后，本該有標準和備份冷卻系統來對反應堆芯進行冷卻，但是海嘯卻吞沒了一切，堆芯的溫度依然很高。All Things Nuclear網站對此給出了詳細解釋：

當地時間3月11日下午3點41分，東京電力公司宣布： 由于故障原因， 3個發電機組完全喪失供電能力。這是一場出乎意料的大規模海嘯，海水摧毀了所有的柴油發電機組。

電力系統崩潰給核電站造成的最壞結果是“全廠斷電”事故，意味著網電供應喪失以及現場應急電力故障。發電廠需要交流電來保證用于控制冷卻系統的發動機、閥門和機械的運轉。如果所有的交流電供應都中斷了，用于冷卻反應堆芯的手段就變得極為有限。

福島核電站的反應堆屬于沸水式反應堆，現在保護它的是反應堆芯隔離冷卻系統（RCIC）。系統使用蒸汽作為動力，但是閥門和使系統生效所需要的控制器等仍要求電力供應。在“全廠斷電”的情況下，系統使用緊急電池供電。

如果電池在交流電源恢復之前衰竭，RCIC就會停止向反應堆芯注水，由于蒸發，核反應堆芯的水位便會下降。水位降至一定程度后，堆芯溫度將不可避免地過高，最終堆芯將會熔毀：堆芯將會熔透鋼材質的反應堆外殼，這將從反應堆外殼向包裹它的外部建筑發出大量放射性物質。”

宮城縣女川核電站（很接近震中）的事故則是渦輪發電機組起火，這并沒有對核反應堆造成直接威脅，但起火事件的確產生了更多的熱量和蒸汽。這或許是引發險情的潛在風險。幸運的是，報道稱火已被撲滅，目前核電站處于安全狀態。

這次的核電站冷卻系統故障仍然是一個棘手的問題。讓我們共同為受災的日本人民祈福。