大學者,不是因為高校中有中共的領導而偉大;大學者是有大師也。在《談談南京大學的招生廣告》一文中談到了吳健雄博士,最近幾天媒體上討論比較多的一個是話題是廣東臺山核電站的安全問題。今天把兩個話題合在一起談,似乎有點穿越時空的感覺。
2021年5月底法國法馬通公司(Framatome)聯絡美國能源部,透露中國臺山核電廠出現潛在的問題。接著法馬通公司在6月初又告知美方,反應爐正在外洩出由裂變造成的惰性氣體,因此正式要求美方同意法馬通公司與中方分享應對處理核洩露事故的美國技術。
到了6月14日,美國CNN公開報道,參與建造臺山核電站並與中方合作運營的法國法馬通公司,在6月3日和8日兩度緊急致信美國政府,稱中國臺山核電站存在「迫在眉睫的核輻射威脅」,請求美國能源部給予技術援助。由於CNN的公開報道,這才使臺山核電站出現事故的消息讓世人知道,讓中國人知道,特別是讓居住在臺山核電站周圍的廣東人、澳門人和香港人知道。
核裂變過程中產生惰性氣體(也稱稀有氣體)正好是八十多年之前,吳健雄女士博士論文研究的課題,也正因為如此,吳健雄女士成為了美國原子彈研究計劃中的唯一一位女性。
吳健雄女士1934年畢業於國立中央大學(現南京大學)物理學系。在中央大學學習期間吳健雄女士是一位熱血青年,積極參加學生運動並擔任領導人,學生們要求蔣介石領導的國民政府對日本采取更加強硬的立場。吳健雄女士和同學們一起到國民政府軍事委員會委員長蔣介石的辦公廳靜坐。1931年9月24日,九一八事變後第6天,上海各大學抗日救國會代表到南京請願。28日,南京中央大學學生1000余人到國民黨中央黨部請願。同日,上海復旦大學學生800余人到達南京,會同中央大學、金陵大學等校學生到國民政府請願。29日蔣介石接見請願學生5000人,發表一小時多小時的講話。蔣介石稱自己也抱定與國民共同生死之決心。蔣介石提出兩條路供學生選擇,一是返校讀書,一是編入義勇隊訓練。當日,學生返校。蔣介石日記中記載:「青年愛國,知守法紀,豈非一最好現象耶!」蔣介石的日記在美國史丹福大學胡佛研究所公開展出,任何人都可以去查看。蔣介石接見學生代表,妥善處理請願,之後也未對學生秋後算賬。在國立中央大學擔任過校長的羅家倫當時就是1919年五四運動的學生領袖。
吳健雄女士大學畢業後到浙江大學繼續進修研究生課程,並在第一年擔任助教,第二年成為中央研究院物理研究所的研究員。1936年8月吳健雄女士乘坐輪船赴美留學。吳健雄女士到達美國後拜訪了加利福尼亞大學貝克萊分校,結識了袁家騮先生。袁家騮先生帶吳健雄女士參觀了物理系的放射性實驗室。吳健雄女士被貝克萊分校的師資和實驗室設備所折服,於是就在這裏註冊入學,開始了博士研究生的生活,開始了她最喜歡也最擅長的實驗室工作。吳健雄女士師從歐內斯特•勞倫斯、塞格瑞、奧本海默等物理學大師,1940年6月獲得了哲學博士學位。
第二次世界大戰期間,美國科學家發現,原子核分裂時會產生強大的能量,如果加以利用就能製造出一種比普通炸彈的威力厲害幾十萬倍的原子彈。羅斯福總統下令撥款20億美元,設立代號為「曼哈頓計劃」的原子彈研究機構,集中了除德國之外的世界最優秀的科學家,由物理學家奧本海默負責。費米教授負責盛頓州漢佛城建立原子爐。原子爐的連續反應在運行幾個小時之後就莫明其妙地停止了。費米教授猜想,可能是在原子分裂時,產生出某種物質把大多數的中子吸收了,因此停止了連鎖反應。費米教授向塞格瑞教授請教,塞格瑞教授向費米教授推薦了吳健雄博士。吳健雄博士論文中的一部分研究就是鈾原子核分裂時產生的稀有氣體,這些稀有氣體吸收了大多數的中子,從而中止了核裂變的連鎖反應。費米教授找到吳健雄博士,和她進行了學術的討論,並閱讀了吳健雄的博士論文。費米教授對吳健雄博士的工作和論文是贊賞有加。知道了問題的來源,就有了解決問題的辦法。這樣,吳健雄博士就成為了「曼哈頓計劃」中唯一一位女性。1945年《美國時代》周刊的封面人物就是這位穿著旗袍的中國女性,一位年輕的核物理學家。
2021年6月14日法馬通的母公司法國電力公司承認,臺山核電廠的一號機組存在問題。法國電力公司的聲明說,公司已被告知臺山核電站1號反應堆主回路中某些惰性氣體的濃度增加,某些惰性氣體在主回路中出現是一種已知的現象,在反應堆操作程序中已經進行了研究和規定。
這裏所說的某些惰性氣體就是吳健雄博士當年在實驗室裏發現的鈾原子核分裂時產生的稀有氣體,所以說,這是一種已知的現象,這句話一點沒有錯。同樣,當人們了解到,這種惰性氣體對核裂變的危害時,也就可以知道惰性氣體濃度增加的後果是什麽。
6月16日中國生態環境部首次承認臺山核電站一號機組的確發生燃料棒破損故障,但否認發生輻射泄露事故。中國生態環境部在其官網和官方微信賬號上發布的有關負責人就CNN關於臺山核電廠報道答記者問的聲明中說,「1號機組一回路放射性水平增高主要與燃料棒破損有關……屬於常見現象……臺山核電廠1號機組堆芯共有6萬多根燃料棒,目前推算燃料棒包殼破損數量約為5根左右,破損燃料棒占總數比例小於0.01%,遠低於設計中假設的燃料組件最大破損比例(0.25%)。」
海外華人中學核物理專業的人士很多,在追求中國自由民主運動中也有許多著名人士是學核物理的,如王軍濤、黃慈萍等,有興趣的讀者可以去看看他們的評論。
下面想談談德國人對核電站的看法。
首先,德國將在2022年底關閉國內所有的核電站,也就是說在明年底關閉所有的核電站。盡管德國政府將要支付擁有核電站的公司巨大的賠償(所有資金來自納稅人),因為這些公司把政府告上法院,並獲得勝訴。回頭看,德國核技術世界領袖,德國核電生產量一度在世界上名利第三,全面棄核也表明德國人做事的決心。
影響德國全面退核的決定的主要是兩次核事故或者說核災難:1986年的原蘇聯切爾諾貝利核電站引發的核災難,2011年日本福島核電站引發的核災難。
筆者是1985年4月25日到德國來留學,1986年4月26日發生了原蘇聯切爾諾貝利核電站的第四號反應堆發生了爆炸,被稱為歷史上最嚴重的核電事故。德國人是在4月27日開始知道這個核輻射事故的。德國與切爾諾貝利核電站之間的直接距離有2千多公里,一下子這個地理上的距離似乎不存在了。德國人最愛吃的新鮮沙拉也不能吃了。兩組人開始積極反對核電:母親和年輕人。
讓德國人下決心的日本發生的核災難。德國人對日本人還是十分佩服的。2011年3月11日,日本東海岸遭遇地震和海嘯侵襲,造成數千人死亡,這場災難也沖擊日本的核電站。福島的核電廠反應堆發生了堆芯熔毀,這是自1986年切爾諾貝利核事故之後出現的最嚴重的核災難。如果說切爾諾貝利核事故發生可能有製度的弱點,日本核電災難就證明了墨菲定律:可能發生的事件就一定會發生。福島核災難發生後,聯邦德國政府立即做出決定,加快告別核電技術。這各決定意味著7座第一代核電站和事故頻發的克魯梅爾核電站的即刻關閉。其後,根據一份確定的時間表,輪上格拉芬萊茵費爾德核電站和貢德雷明根核電站下馬。隨著菲利普斯二號核電站下線,至2021年底,德國將關閉另外3座核電站,至2022年底,停止運行最後3座核電站。
2000年德國核電產量占德國電力總量約30%,到2019年底核電電力產量僅占12%。從2023年開始將清零。在相同時間裏,德國可再生能源的占比躍升至40%左右。
在德國,核電並不是所謂的綠色能源,所謂的可再生能源,在德國人眼裏,現在人類所掌握的核電技術並不會有美好的未來。
對核電安全性的擔憂,是德國關閉核電站的一個考慮,但不是唯一原因。還有一個考慮是核廢料汙染和處理。放射性物質像物體間的瘟疫一樣,沒有放射性的物質沾染到放射性物質以後也會產生放射性。不論是鈾礦石提純,或者是核電廠運作,都會產生強放射性的核燃料和乏燃料,以及大量的中等或者弱放射性的廢料、廢棄設備。在德國空間規劃中,如何處置和存放這些核廢料是一件十分頭痛的事情。最初的規劃設想是理由廢棄的鹽礦礦井。這些礦井幾百米深,地質狀態穩定。把把核廢料用鉛加不銹鋼桶封裝後放到鹽礦礦井中並將礦井封死。這些裝在鉛加不銹鋼桶內核廢料經過存數十萬年甚至百萬年以後,放射性逐步衰減,加上科技的可能的進步,再來處理它們。當時德國人是心安理得地把問題在自己的眼睛前掩蓋起來,留給子孫後代處理。但是在例行的安全檢查中發現了新的問題。由於地下水位變化和密封礦井中的水分增加,不銹鋼桶出現了部分腐蝕,放射性物質發生泄漏。可能的技術方法是這些核燃料需要重新處置和重新密封保持。現在擺在國土規劃面前的任務是尋找新的儲藏地點,雖然德國有幾個適合的地點能夠擔任這個任務,但是還必須當地人民的投票同意。到2022年底,德國將關閉所有核電站,拆除核電站的工作將持續10到15年,拆除的物質都是含有放射性的特殊垃圾,也需要如核廢料一樣被長期存放,直到放射性物質衰減到安全水平。把這些費用和未來的費用都計算在內,核電是一個費用非常高昂的產業。
德國是一個缺少石油、天然氣和核原料的國家,唯一擁有的是煤炭,德國的石油和天然氣全部依靠進口。1973年的第一次石油危機,對歐美國家的打擊很大。1972年羅馬俱樂部發表了《成長的極限》,指出人類如果不改變發展模式,最後的結果就是人類的毀滅。這本書對德國能源政策的製定有重大影響,比如在能源消耗零增長、在電力零增長的情況下,也能保證社會經濟的正常發展。而這種思維在中國被認為是烏托邦。
針對第一次石油危機,德國政府召集智庫,找出解決辦法。當時提出許多辦法,如多開采煤炭、發展煤炭氣化技術、用沼氣推動的汽車、一個星期停止開車一天、多用自行車等等。其中最有效的措施、也是最容易實施的是來自一位規劃師,將居住用房和辦工用房的單層玻璃門窗全部換成雙層玻璃門窗。通過這項措施可以大量減少建築物的取暖需求,符合消費者的最終利益,投資可以從能源消費的減少中得到匯報。廣大消費者積極性高,政府不需要大動作,只需要在稅收政策上加以鼓勵促進,起到事半功倍的作用。最終,德國的能源需求量降下來了,有效地應對了能源危機。
所以,德國放棄核電,最關鍵的是注重長久的社會發展,考慮長時間的經濟成本和社會成本,而不是注重短期的經濟利益。德國能源資源缺少,這個能源資源條件倒逼德國發展有未來的新能源產業,保證德國在市場競爭中保持技術優勢。這是一條需要遠見和毅力的道路。
在棄核電的道路上,意大利走得比德國更加堅決。意大利的核發電量一度超過德國,但是在切爾諾貝利核災難發生後,意大利就決定關閉所有的核電站。在歐洲還有一部分國家將逐步放棄核電,也有一部分將保留核電。
最後談談中國的核電的發展。
中國核電發展起步比較晚,主要是對核電安全的擔憂。核電需要大量冷卻水,廠址都選在海邊或者是大河兩側。這裏都是中國人口密集的地區。
中國的第一個核電站是大亞灣核電站。誰引進的?一位叫朱琳的女士。誰具體負責批準的?李鵬。朱琳是李鵬的老婆。1985年1月19日鄧小平在李鵬和朱琳的陪同下,在人民大會堂福建廳參加中國廣東核電投資公司與香港核電投資公司合營合同簽字儀式。香港代表團團長是嘉道理勛爵,時任香港中華電力公司董事長。中方還有能源部部長黃毅誠、外交部副部長周南、外貿部副部長、廣東省委副書記、廣東省副省長、深圳市副市長、新華社駐香港分社副社長、國務院核電領導小組辦公室副主任等。
1986年4月26日切爾諾貝利核電站事故的發生,並不能阻止大亞灣核電站的建設,大亞灣核電站於1987年8月7日正式開工建設。切爾諾貝利核電站事故發生使得全球的核電發展速度減緩。
2011年日本福島核電站發生了核事故,一些國家宣布將放棄核電,不再建設新核電站,日本核電站的發電量也大為減少。中國利用彎道超車,在核電方面完全取代了日本。
2010年日本核電生產電力量為276.67太瓦時,名列世界第三名;中國70.59太瓦時,名列世界第九名。
2019年日本核電生產電力量為65.64太瓦時,僅為事故發生前的四分之一,名列世界第十名;中國348.70太瓦時,差不多是2010年的五倍,名列世界第三名。
截至2020年底,中國運行核電機組共49臺,裝機容量約5102萬千瓦,分布在中國沿海地區,集中在廣東、福建、浙江一帶。浙江的秦山核電站和其他幾個核電站都是筆者的同窗同學規劃設計。
「十四五」規劃明確提出核電運行裝機容量達到7000萬千瓦,意味著2020年底在建機組16臺(總裝機容量約1738萬千瓦),以及另外3臺已獲得國務院核準後尚未開工機組(總裝機361萬千瓦),基本都要按期建成。「十四五」這五年期間,中國新增加的核發電能力將為世界第一,屆時核電發電總量將位居世界第二,超過法國,接近美國。到2030年,中國將超過美國雄踞核電世界第一的位置。中國利用彎道超車,坐到世界第一的位置。
其實中國規劃的核電機站並不僅僅在沿海分布,還有許多是在內陸,如黑龍江、吉林、河南、安徽、四川、重慶、湖北、湖南、江西等地,有一部分沿長江布置。只是這些內陸的核電站在「十四五」規劃中沒有體現出來,但是幾千億的前期投資已經進去。用中共政府的一貫語言,絕不能讓這幾千億前期投資白白打了水漂。
核電在中國被視作是清潔低碳、安全高效的能源體系,發展核電是為了提高能源供給保障能力。加快發展非化石能源。最後還要特別指出,臺山核電站使用的是歐洲壓水反應堆所謂的第三代技術,也是世界上唯一運行的第三代核電站。中共目前對比爾·蓋茨公司研發的第四代核能+熔鹽儲能系統表示極大興趣。中共也積極引進俄國的核電站技術。推動模塊式小型堆,60萬千瓦級商用高溫氣冷堆,海上浮動式核動力平臺等將是中國核電發展的一個新方向。
最後需要指出的是,至2020年,中國核電站的全壽命周期,產生的乏燃料已經達到13.8萬噸,但是還沒有一個正規的核廢料存放地,目前玉門處置場(中核404廠)只接收軍工核廢料,核廢料正面臨「無處安放」的尷尬境地。有資料說,廣東北龍有個處置場,並且只接受本省核電站中低放廢物核廢物。象秦山核電站核廢料「暫時存放」在核電站的倉庫裏,而且庫容已經是捉襟見肘了。在十四五規劃中第一次提到要建設核電站中低放廢物處理場,建設乏燃料後處理廠等等。據說現有一個選址,唯一的一個叫「北山」的選址,位於甘肅大西北的沙漠中,預計2050年可以投產。有資料說,150公斤高放射性廢料需要100年的長江水流量來稀釋才能達到排放標準。
最後請大家不要忘記墨菲定律:只要發生事故的可能性存在,不管可能性多麽小,這個事故遲早會發生的。