【Wired 硬塞】戰火下的烏克蘭核電廠風險到底有高?

烏克蘭有全世界最大的核能設備,共有 4 個電廠和 15 個反應爐,大約可供應整個國家一半的電力;而核能專家最擔心的並不是飛彈狂炸核能設施,而是戰區內沒有合適的人力和安全措施來維持反應爐運作。
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原文來自 Wired《Risks to Ukraine’s Nuclear Power Plants Are Small—but Not Zero》,作者 Ramin Skibba、Gregory Barber。台灣康泰納仕集團授權提供,由 Amber Peng 翻譯並經 INSIDE 編審。INSIDE 編按:這篇文章撰於 2 月 25 日,當時 札波羅熱電廠尚未遭受俄軍攻擊。

來勢洶洶的俄軍於禮拜四佔領了烏克蘭北部靠近白俄羅斯邊界的車諾比核電廠。自從 1986 年春天的核災事件後,這個地方始終無法走出環境問題的陰影,像是土壤和水仍被輻射汙染;反應爐安全殼包裹倒塌廠房的殘骸,而裡面堆積的核廢料也還沒清理乾淨 。只要雙方衝突未解,烏克蘭的核風險就可能升高:不只是車諾比,而是全烏克蘭營運中的核子反應爐。

烏克蘭日漸老舊的核電廠以及其中的反應爐、冷卻系統、渦輪機和相關設備,都需要非常小心的維護和監控,但是在戰爭期間這不是那麼容易,而且核電廠隨時可能被飛彈或武器攻擊,而隨著戰線拉的越長,可能性就越高。雖然專家學者認為俄軍不太可能直接攻擊核電設備,但是只要一個不小心,就可能鑄下無法收拾的後果。不只幾百萬的烏克蘭人可能受到傷害,連俄羅斯人也會遭受波及,而這樣的悲劇並非不可能發生。

美國團體「擔憂的科學家聯合會」(Union of Concerned Scientists)資深國際安全專家,以及《福島:核災的故事》(Fukushima: The Story of a Nuclear Disaster)一書作者艾德・萊曼(Ed Lyman)表示:「我認為俄羅斯也有極力想避免的事情,不只是因為不想污染打算要佔領的國家,也是因為烏克蘭需要核電。」

國際原子能總署(International Atomic Energy Agency,以下簡稱 IAEA)總幹事拉斐爾・馬里亞諾・格羅西(Rafael Mariano Grossi)於星期五呼籲「竭力避免」破壞烏克蘭核廠,而 IAEA 也聲明,這是核子反應爐附近第一次發生這麼大的衝突,因此他們感到「非常擔心」。

烏克蘭有全世界最大的核能設備,共有 4 個電廠和 15 個反應爐,大約可供應整個國家一半的電力。烏克蘭東南部札波羅熱市的 6 座大型反應爐大概離頓巴斯 190 公里,而頓巴斯政府自 2014 年起就與俄國政府支持的分離主義份子紛爭不斷。烏克蘭國家核能發電公司 Energoatom 於禮拜五發出聲明,6 座反應爐中的 2 座已經關閉,並與電網分離,目前處於「擱置」的狀態。 根據新聞報導,所有反應爐仍正常營運。

核能專家最擔心的並不是飛彈狂炸核能設施,而是戰區內沒有合適的人力和安全措施來維持反應爐運作。電廠本身也需要電力,即使是落在附近的飛彈也可能間接導致停電,或是用網路駭進電網也會造成電力中斷。另外,假如電力系統因為任何原因無法供電,將影響反應爐冷卻系統最終導致反應爐熔毀。其原因是,冷卻系統無法消化反應爐核心產生的熱,導致溫度不斷上升,接著儀器和設備開始融化並釋放輻射物質,最後可能造成爆炸或火災。

隨著烏克蘭情勢越加混亂,人為因素就越可能增加核能設備的風險。英屬哥倫比亞大學的核能政策專家 M・V・ 羅馬納(M. V. Ramana)指出:「假設工作人員說:『已經到了緊要關頭了,我們必須趕快逃,我要帶家人逃去波蘭!』,反應爐該怎麼辦?」(烏克蘭政府指控俄軍已經在車諾比「挾持」了負責看管堆放核廢料地點的人員。)

核電廠需要一層又一層的安全機制把關,雖然每一個安全系統故障的發生機率都很低,而多個安全系統如被推倒的骨牌一樣連續故障的可能性幾乎是零,但是卡內基國際和平基金會(Carnegie Endowment for International Peace)底下的核能政策專案主任詹姆士・艾克頓(James Acton)指出,活躍的戰區讓核能設備的安全系統暴露於危險之中。

艾克頓的推文特別提到「共模故障(common mode failure)」的風險可能增加,也就是主要系統和預備系統同時故障。假設俄軍對攻擊烏克蘭的電力系統,電力系統脫離了核電設備,接著導致火災之類的安全事件,在正常情況下,如果因為停電而必須關閉反應爐,也會有備用的系統以確保電廠不會過熱。

艾克頓在一封給《Wired》的 email 裡提到,國際能源總署建議備用系統至少要能持續運作 72 小時。在非戰爭期間,備用系統至少要撐到電力系統恢復,或是消防人員抵達,或是至少可以等到緊急備用發電機的燃料送達。但在戰爭期間,以上事情都無法保證是否能做到。雖然平時發生問題的機率很低,但一旦開始打仗了,任何「無法想像的事情都可能發生」。

車諾比的電廠屬於「第一代」反應爐,使用石墨作為中子慢化劑和促進核分裂鏈反應,但是石墨在悶燒的時候又會讓輻射物質釋放到空氣中,因此,在車諾比事件後,第一代反應爐就慢慢地被淘汰,現今的烏克蘭和其他國家多改用壓水式反應爐了。不過雖然壓水式反應爐比較安全,被燃料棒升溫的水還是需要持續替換,所以如果冷卻系統無法有效運作,核電廠面臨的問題仍然存在。

芝加哥大學物理教授,同時也是前原子科學家公報(Bulletin of the Atomic Scientists)主席的鮑伯・羅斯納(Bob Rosner)表示:「無法正常運作的冷卻系統是開啟災難的鑰匙。」羅納斯想起福島第一核電廠事故,當時 9 級的的近海地震切斷了反應爐的電力,之後由地震引發的海嘯沖毀了緊急柴油發電機,雖然當時還有一些備用電池撐著,但是最終電池還是耗盡了。只要反應爐冷卻水泵停下來了,暴露在外的核燃料就融解了。

羅斯納表示,烏克蘭核電廠已經太老舊,大部分都是在蘇聯時期的 1980 年代就蓋好了,沒有甚麼解決的辦法,而車諾比是目前烏克蘭唯一關閉的核電廠。基輔西北邊的羅夫諾核電廠已經接近或甚至超過了一般 40 年的服役年限。(美國的電廠在稽核和完成必要維修後可以再延期 20 年。)

考量到核電廠的安全問題,目前最需要注意的是包裹著核能燃料的反應爐安全殼,通常都是鋼構成。經過那麼多年的中子轟炸後,鋼會脆化甚至裂開。羅斯納表示,烏克蘭那種較老舊的反應爐也是因為這個原因需要長期的看管。

將烏克蘭的反應爐重新填入燃料也是一大挑戰,因為新的燃料通常不會放在現場,因此在新的燃料抵達前,核電廠必須先關閉一陣子。大部分烏克蘭的核燃料來自俄羅斯,但是過去幾年烏克蘭也跟美國的西屋電氣公司達成協議,從他們取得一部分的燃料,以減少對俄羅斯的依賴。

萊曼表示,雖然車諾比事件已經過了 36 年,但是俄羅斯佔領其中已經不再使用的設備仍來帶來前所未有的挑戰與風險。損壞的反應爐殘骸就埋在鋼筋「石棺」底下,該石棺其實是在車諾比事件過後建造的一種防護結構,2016 年在原本的的防護結構上又建造了新的遮蔽結構體,可以抵擋地震、暴雨和強風。而車諾比的其他 3 座反應爐在事件過後仍持續運作了一陣子,直到最後一座在 2000 年關閉。車諾比一部分的核廢料儲存在水池中,一部分則已經移到大型鋼製或是水泥製的圓桶中,預計要乾儲好幾年。

烏克蘭核能安全管制機構(State Nuclear Regulatory Inspectorate of Ukraine)的資料顯示,車諾比的自動雷達監測系統於周五偵測到比平常高的伽馬射線,每小時達 9.46 微西弗。羅斯納指出這個伽馬射線可能就是來自放射性物質,而 IAEA 周五的聲明也指出這也許是因為重型軍事機械翻動了被汙染的土壤,不過他們也表示,該輻射量「很低,而且仍在管制區成立以來的測量範圍內,因此不會對大眾造成任何危害。」另一方面,烏克蘭核能安全管制機構則表示管制區的伽馬射線已經超標。

如普丁所說,就算俄羅斯沒有入侵,烏克蘭本身就已經面臨許多核能問題。羅斯納表示:「現在發生的事情真的很可怕,但是我擔心的不是核能設備,我擔心的是人民。」

責任編輯:Chris
核稿編輯:趙正瑋

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