福岛的教训：为不可能的情况做好准备

2011年3月，一场毁灭性的地震和海啸淹没了日本福岛第一核电站的防护系统，引发了一系列事件，导致了迄今为止世界上最严重的放射性物质释放之一。尽管核能作为一种低排放的能源正在复兴，以缓解气候变化，但福岛事故仍然被认为是对采用核能犹豫不决的原因。

一项新的研究综合了来自多学科来源的信息，以了解福岛第一核电站灾难是如何展开的，并指出了缓解措施和最后一道防线的重要性——即使是针对被认为极不可能发生的事故。研究人员说，这些程序受到的关注相对较少，但它们对于确定反应堆故障的后果有多严重至关重要。

研究人员指出，他们的综合是为数不多的跨学科研究数据的尝试之一，包括：核电站系统内发生的物理和工程，核电站运营商在整个紧急情况下的行动，应急响应人员的行动，放射性核素释放和运输的气象学，以及自事件发生以来记录的环境和健康后果。

该研究发表在《 iScience 》杂志上，由麻省理工学院的博士后Ali Ayoub和Haruko Wainwright教授以及瑞士，日本和新墨西哥州的其他人发表。

自 2013 年以来，Wainwright 一直在领导将福岛地区的所有辐射监测数据整合到综合地图中的研究。“我盯着污染地图看了将近10年，想知道是什么造成了向西北方向延伸的主要羽流，但我找不到确切的信息，”温赖特说。“我们的研究是独一无二的，因为我们从后果，污染图开始，并试图确定后果的关键因素。其他人则从海啸的根本原因来研究福岛事故。

他们发现的一件事是，虽然所有运行中的反应堆，1号、2号和3号机组，都因紧急冷却系统的故障而遭受了堆芯熔毁，但1号和3号机组——尽管它们确实经历了氢气爆炸——并没有向环境释放那么多的辐射，因为它们的通风系统基本上是按照预期来缓解安全壳内的压力。但是 2 号机组中的同一系统严重失败。

“人们认为氢气爆炸或堆芯熔毁是最糟糕的事情，或者是事故放射性后果的主要驱动因素，”温赖特说，“但我们的分析发现情况并非如此。就放射性释放而言，更重要的是一个通风机制的故障。

“有一种压力释放机制通过水，许多放射性核素被过滤掉，”她解释道。该系统在1号和3号机组中很有效，在气体排放之前过滤掉了90%以上的放射性元素。然而，“在2号机组中，压力释放机构被卡住了，操作员无法手动打开它。1号机组的氢气爆炸损坏了2号机组的泄压机构。这导致了安全壳结构的破坏，并直接向大气中排放了未经过滤的排放物，根据这项新研究，这是整个为期数周的事件中产生最大污染的原因。

另一个因素是试图排放反应堆中压力积聚的时机。当时的指导方针，以及今天在许多反应堆中的指导方针，都规定在反应堆安全壳内的压力达到规定的阈值之前，无论当时的风向如何，都不应进行放气。就福岛核事故而言，较早的泄放可以大大减少影响：大部分释放发生在风直接吹向内陆时，但更早的风已经吹向近海。

“这种压力释放机制并不是工程界的主要关注点，”她说。虽然首先要适当注意防止核心熔毁的措施，但“这种最后一道防线并不是主要关注点，应该得到更多的关注。

温赖特说，这项研究还强调了福岛核事故管理方面的几项成功。许多安全系统确实按照设计工作。例如，尽管最古老的反应堆1号机组遭受了最大的内部破坏，但它释放的放射性物质却很少。在最大的释放发生之前，大多数人能够从20公里（12英里）的区域撤离。温赖特说，缓解措施“在某种程度上是成功的”。但是在事故发生期间和之后，人们感到非常困惑和愤怒，因为没有为这样的事件做好准备。

许多工作都集中在防止福岛核事故发生的方法上——例如，在美国，反应堆运营商可以部署便携式备用电源，以在任何反应堆现场保持适当的反应堆冷却。但温赖特说，乌克兰扎波罗热核设施的持续局势表明，尽管工程师和运营商尽了最大努力防止这种情况发生，但“完全意想不到的事情仍然可能发生”。

“从大局来看，我们应该同时关注事故的预防和减轻，”她说。“这是复原力的本质，它不仅适用于核电站，还适用于正常运转的社会的所有基本基础设施，例如电网、食品和水供应、交通部门等。”

研究人员建议的一件事是，在设计疏散协议时，规划者应该付出更多的努力，从野火和飓风等更频繁的灾难中吸取教训。“我们认为，从其他类型的灾难中获得更多的跨学科、跨学科知识至关重要，”她说。她说，目前实施的大多数应急响应策略都是在1980年代和90年代设计的，需要现代化。“后果是可以减轻的。核事故不一定是一场灾难，正如流行文化中经常描绘的那样，“温赖特说。

研究团队包括瑞士苏黎世联邦理工学院的Giovanni Sansavini;新墨西哥州桑迪亚国家实验室的兰德尔·冈特（Randall Gauntt）;以及日本原子能机构的Kimiaki Saito。