日本福岛核电站设计寿命是四十年，可现在已经用了六十年了。属于超服役状态，出问题是迟早的事。只不过地震和海啸加速了而已。。。
目前听说情况还不明朗

这里有南方周末最新发表的文章，供大家参考。
福岛核事故四部曲：危机是怎样一步步升级的
2011-04-01 16:11 南方周末 网友评论 0 条，点击查看 我有话说
□南方周末记者黄永明□南方周末特约撰稿曹曼

序曲:重评抗震性能

在重新评估核电厂抗震性能的复审仍在进行时,大地震发生了。

2001年,日本东北大学的地球科学家箕浦浩二及其同事提出,仙台地区的大海啸每800到1100年发生一次

。从大海啸上一次袭击仙台的869年至今,已经过去了一千多年,新一次海啸的冲击可能要到来了。

仙台以南的福岛第一核电厂拥有6个轻水作为冷却剂的沸水反应堆,是世界上最大的25个核电厂之一。这

个核电厂位于海边,对于地震和海啸的威胁,负责其运营的东京电力公司(简称“东电”)自然有所考虑。

日本核电厂的抗震指标是以地面运动的强烈程度来衡量的。核电厂里都安装有测量地动的仪器,一旦地面

的加速度超过某一临界值,系统会自动让核反应堆进入停堆状态。一般来说,自动停堆的临界值相当于电

厂正下方发生6.5级地震所产生的效果。2000年日本发生了7.3级地震,震源在一个未知的断层上,这促使

日本原子能保安院全面重审1978年制定的核电厂抗震指南。2006年,保安院进一步要求所有核电厂在

2008年之前重新全面评估抗震性能。2008年3月,东电向日本原子能保安院提交了5号堆的抗震报告,随后

又给出3号堆和4号堆的数据。2009年7月,保安院给出评审结果,认为没有问题,符合标准。这是初审。

在复审仍在进行时,大地震就发生了。

第一部曲:紧急停堆

地震发生后,正在运行中的1至3号反应堆自动停堆,但还是出了一个错。

9.0级的东北地震发生在2011年3月11日下午2点46分(日本时间)。这立即促使四座发电厂的11个核反应

堆进入紧急停堆的操作。其中大部分顺利地在几天之后进入冷停机状态,但除了福岛第一核电厂的几台机

组。

当时,福岛第一核电厂3号堆所在位置的最大地面加速度达到0.52g(g为重力加速度),高于设计标准的

0.45g。尽管6号堆的地面加速度也已经很接近设计标准,但在4号堆和6号堆那里,地面加速度仍然低于设

计标准。1号堆、2号堆和5号堆的地面加速度数据未知。

在这样的情况下,正在运行中的1至3号反应堆自动停堆。对于轻水反应堆来说,这一过程就是在堆芯中插

入能够吸收中子的控制棒,使核裂变反应因为中子不足而逐渐停止。

一般核反应堆中的易裂变核素铀235在中子的轰击下,会发生裂变反应同时释放中子和能量,产生的中子经

轻水慢化减速后撞击其他的铀235原子时会让这些原子裂变并产生更多的中子,这些中子又进一步撞击其

他原子。这就是链式反应的发生。

核反应堆中的燃料浓度要比核爆所需的浓度低很多,因此并没有发生核爆炸的危险。将能够强烈吸收中子

的控制棒插入,便能控制反应堆中铀235的裂变。

这是核电厂应对地震的第一项操作。

事后人们才发现,在第一步,差错就开始出现了。在插入控制棒时,有一根控制棒卡住了,没有插入。因为

范围很小(一个反应堆大约有超过100根控制棒),监控系统没有注意到。直到第二天上午,有人注意到反应

堆堆芯内有一处温度过高才发现这个故障。3小时后故障解除,链式反应进一步减低。

另一方面,控制棒虽然能够减少铀的裂变,但无法让其他已经产生的裂变产物立即停止衰变和堆内缓发中

子引起的裂变反应停止。这些裂变产物自身衰变产生热量,同时在衰变过程中也会产生缓发中子。这些缓

发中子继续引起裂变,产生热量,其总的热量规模随着停堆时间的延长逐渐减少,但是在停堆30分钟时,可

以达到反应堆满功率运行时的大约2%,停堆48小时时还有0.62%的剩余功率。

在这个时候,反应堆冷却系统的继续运行是十分必要的。冷却系统的运行需要用电。实际上,反应堆停止

工作后,自身的电力供应就停止了。但通常来说,核电厂可以用外部电源为冷却和控制系统供电。

可是,地震发生后当地电网就损毁了。根据东电后来发布的统计,地震造成了297万户停电。此时,在外部

无法供电的情况下,核电厂的备用柴油机启动了,它们为整个机组供应冷却水循环。如果冷却系统能够正

常运转的话,反应堆大约需要3天的时间便能冷却下来。

第二部曲:海啸来袭

海啸冲毁了正在为冷却系统供电的备用发电机,这是麻烦的真正开始。

这个“如果”很快就被席卷而来的海水冲走了。下午3点41分,也就是地震发生后将近一个小时,海啸到了

。

福岛第一核电厂的海墙最高能够抵御5.7米高的海啸,无奈到达这里的海啸是这一高度的两倍多,达到了14

米。

如果大地震没有发生的话,设防水平仍在复审中的核电厂很可能会根据海岸和海底地形、涨潮数据来修改

设防水平。不过东电承认,即便做出修改,也不会改到14米的高度。

海啸轻易地越过海墙,冲进核电厂,冲毁正在为冷却系统供电的备用发电机。至此,福岛第一核电厂失去了

所有的交流电。

真正的危机出现了,日本政府宣布核电厂进入一级紧急状态。

这让一些人想起了1979年的美国三哩岛事故。在那次事故中,核反应堆的冷却系统仅仅失效半个小时,便

让堆芯熔化了50%。

福岛第一核电厂在失去所有交流电的情况下,开始调用蓄电池。根据新闻发布会上的说法,现场有一块电池投入使用,这块电池最多能够支撑八小时,还有更多的电池正在从其他核电厂调运过来。但电池是否因无法与电力系统接驳而造成这一措施失败,还是接上了并一直将电量用尽,则没有了下文。

但不管怎样,电池并非长久之计。东电于是向日本政府求援,要求调派合用的移动柴油机。接下来,核电厂周围3千米内的居民被要求撤离。

第三部曲:电源不匹配

紧急调来的发电机和冷却系统所需的电源不匹配,这样的事情居然发生了。3月12日凌晨0点50分,关西电

力公司向福岛第一核电厂派出两辆发电机车、两辆高空作业车和两辆补给车。但可能是由于震灾造成的

破坏严重,这些车辆到了12日傍晚7点仍然没有到达。

有一个广为流传但无法证实的说法是,当卡车最终运来了柴油发电机时,工人们却发现了另一个很严峻的

问题:发电机和冷却系统需用电源不匹配,无法供电。

日本著名管理学家大前研一后来说,由于福岛变电站被破坏了,即便车辆把柴油发电机运过来,也根本派不

上用场。至于其确切的原因,日本官方没有给出一个正式的说法。大前研一推测,福岛第一核电厂的核反

应堆是美国GE公司设计的,设计电压为440伏,与柴油发电机提供的电压不合。

大前研一还指出,发电站的新人比较多,他们跟老员工的交流又很少,遇到全部断电的情况不知道该如何应

对。

福岛属于关东,而关东和关西的电力频率竟然还是不同的。关东的频率是60赫兹,关西则是50赫兹。夏天

在用电高峰的时候,关西也会支援关东,但需要先通过变电站转换频率。震灾中关西电力转换的电不足以

满足停电地区的需要。东电供电的区域在傍晚7点暖气、电灯开着的时候,需要3800万千瓦。而关西电力

只能提供100万千瓦。

在没有电力驱动冷却系统的情况下,反应容器中的冷却水会被持续加热,水逐渐变为水蒸气,并使容器中的

压力持续增加。这最终导致的后果可能是容器爆炸。所以从第一天开始,东电就在考虑为1号堆放气减压

。

下午3点36分,在NHK的电视直播画面中,1号堆发生了氢气爆炸,冒出白烟。1号堆的屋顶和外墙均被炸开

。

核能专家们连忙向公众解释:核电厂分3层,最外面的是混凝土外壳,中间有不锈钢的安全壳,安全壳内还有

厚厚的压力容器,压力容器里面的铀燃料外面还严严实实地裹了一层锆锡合金。目前只是炸掉了混凝土外

壳,安全壳还没碰到,更不用说压力容器了。

但氢气的来源有了分歧。东电先是坚称,氢气来自于发电机组中用于冷却的液氢泄漏,后来在西方媒体的

巨大压力下才承认,也有水和锆发生反应产生的氢气。这里的锆,只能来源于铀燃料外面的一层锆锡合金

。

实际上,一旦燃料棒冷却不足(燃料棒暴露在空气中或堆芯过热),就会导致燃料棒温度过高,这时燃料棒外

层的锆元素就会与水或水蒸气发生化学反应,生成氢气。这一过程同时也损害锆锡合金的完整性。大量氢

气的出现意味着燃料棒很可能已经损毁甚至熔化了。

在这一天里,1号堆成为了核危机的主角。

第四部曲:注入海水

直到3月12日的晚上,犹豫不决的东电高层才终于做出一个艰难的决定。

自冷却系统的危机出现以来,人们对事件的发展和可能的后果是能够做出推测的,但实际上没有人确切知

道电站内部究竟在发生什么。因为,第一,有许多区域是人无法进入的,只能依靠无人操作的测量仪器；第

二,这些仪器可能因为糟糕的环境而失灵或者变得不够准确；第三,氢气爆炸之后,放射性物质扩散了出来

,有更多的区域是人无法到达的,这更模糊了人们对事件发展的观察。

日本的核电厂都是傍海而立,所谓的冷却系统的原理是:首先用一个封闭的淡水循环回路带走堆芯产生的

热量,然后海水冷却这个吸收热量并且变热的淡水回路后排到大海里。虽然福岛第一核电厂也准备了许多

备用电源以及多套冷却装置,但是这所有的备用方案里都必须有“排到大海”这一步骤。那么,一旦“排

到大海”的步骤失灵,所有的备用方案都沦为无稽之谈。

直到12日的晚上,犹豫不决的东电高层才终于做出一个艰难的决定:向1号堆注入海水为其降温。之所以说

这个决定是艰难的,是因为海水里有很高的氯离子浓度,具有很强的腐蚀性,一旦用它来替代冷却水,会造

成整个反应堆的硬件报废。今后如果想要再次运行这个反应堆,就非常困难了。

但是往反应堆里注入海水也并不容易,因为福岛第一核电厂本身在设计上可能就不具备这一功能。大前研

一指出,海水冷却花了大量时间,为什么会花这么久?是因为炉里高温高压,要加海水需要强大的压力泵,但

福岛第一核电厂没有装。

不过另一种说法是,福岛核电厂轻水冷却沸水反应堆的设计者美国GE公司早就预见到了注入海水的可能性

,并且有明确的操作守则,只是东电担心由此造成的经济损失而错失了良机。

在冷却系统失效之后,东电采取的紧急应对措施实际上是两个。一个是注入海水降温,一个是放气减压。

后者的结果就是会将具有放射性的蒸汽释放到环境中。由于1号堆的氢气爆炸,日本原子能保安院在12日

晚就宣布在福岛电站附近发现了放射性的碘和铯。但放气也是不得已的行为,因为如若不这样做,持续积

累的压力可能造成灾难性的后果。

到了第三天,3号堆也开始放气,并尝试注入海水。那天下午,一位工作人员忘记给柴油机续油(按规定,4小

时加油一次),2号堆的冷却系统曾一度停止,据说核燃料棒干烧了超过1小时。有资料显示,燃料棒干烧45

分钟就可能熔融。当晚,东电承认了这个错误。

第四天一大早,东电就发布消息称3号堆的压力在增大。上午11点,3号堆终于爆炸。有人发现,它的燃料是

MOX,含钚。有谣传称,钚含有很大毒性。但很快就有专家辟谣:有毒的是钋,而钚的用途是可以制造原子弹

,钚弹比铀弹更容易制造。

到了第五天,地震时并没有运行的4号反应堆“躺着中枪”,发生火灾。麻烦的是,它旁边有个存放乏燃料

的简易水池,与外界只有一块混凝土墙壁的距离。乏燃料是核燃料在堆内反应后卸出的燃料组件,具有很

强的放射性并需用水对它不断地冷却。在此之前,福岛第一核电厂将乏燃料和新燃料存放在一起的做法已

经备受业界质疑。

在人们为不断出现的意外而疲于奔命之时,对于这场灾难究竟是怎样发生的,还有太多问题需要搞清楚。
(感谢中国电力投资集团公司核电培训部常鸿博士审稿)

学习了很多，谢谢楼主赐教。这下我和同事谈起这个核电站，肯定我是主角了。哈哈……

还是去核电论坛看看吧
有图文并茂的详细分析介绍。