核电站安全隐患——乏燃料池
“3·11”东日本大地震已过去快13年，福岛核电站核泄漏相关问题至今还没处理完毕；2024年新年伊始，“能登半岛地震”又令西日本多座核电站发生乏燃料池水外溢，再次引发了世界关注。
据日本气象厅消息，当地时间1月1日16点10分（北京时间15时10分），日本石川县能登半岛发生7.6级地震。地震触发海啸预警，造成近3.3万户家庭断电，数以万计的房屋坍塌，道路损毁。
强震造成日本志贺核电站外部供电系统故障，乏燃料池水溢出；日本最大的核电站、同时也是世界最大核电站之一的柏崎刈羽核电站，7个机组中4个机组反应堆乏燃料池水溢出……日本方面发布消息称目前正在测定溢出池水的放射性水平。
此次事件再次暴露了核电站的安全隐患。那么核电站乏燃料池水外溢到底有何影响呢？
什么是乏燃料？
乏燃料是指在核电站压力容器中使用过一个周期后卸出的部分核燃料，它含有未燃尽的铀-235和新生成的易裂变材料钚-239，以及裂变产物锶-90、铯-137、锝-99等。虽然由于铀含量降低不能再维持核反应，但仍具有大量的衰变热和放射性。
一座百万千瓦级核电机组，每年卸出乏燃料20-25吨。卸料时利用装卸料机和人桥吊车将乏燃料由堆芯抓取传送至乏燃料池，示意流程图如下：
乏燃料池的功能是什么？
乏燃料池通常位于核电站的核岛区域，是一个大型的水池，用于存放“新鲜出炉”的乏燃料，待其冷却并屏蔽其辐射。一般来说，乏燃料池的深度大约在10～15米之间，水面高出燃料组件顶部约3～5米。对于大型核电站，乏燃料池的尺寸可能会更大，其长度、宽度和深度可能会达到几十米。水池内部通常有一个或多个隔间，用于分别存放不同阶段或不同类型的乏燃料。水池中的含硼水起到了冷却和屏蔽的作用，确保乏燃料的安全存储。待水池中的乏燃料放射性水平自然衰变到可以正常运输的水平，再通过专用容器运输到后处理厂。
乏燃料池水外溢有何风险？
乏燃料池水具有放射性，溢出后会对周边区域造成污染。如果乏燃料池水大量倾出，可能导致池中乏燃料暴露进而导致放射性外泄。同时因核燃料锆包壳暴露在空气中有燃烧的可能性，会造成燃料棒的进一步暴露。
东京电力公司称，柏崎刈羽核电站1号至7号机组乏燃料池中，乏燃料池水溢出的量分别为：2号机组约10升、3号机约0.46升、6号机约600升、7号机约4升；北陆电力公司称，志贺核电站1号机组乏燃料池水的溢出量为95升，2号机组为326升。
目前，根据日本方面公布资料，地震造成的乏燃料池水外溢没有对外部环境造成影响，但支持乏燃料池冷却等功能运行的电力系统存在一定的失电风险。一旦失电导致乏燃料池水泵不能工作，乏燃料池将失去补水而丧失冷却功能，之后乏燃料组件不断释放的衰变热会使得乏燃料池不断升温进而沸腾，直到池水蒸发水位下降，最终导致乏燃料组件暴露。高温情况下，乏燃料组件的锆合金包壳与水蒸气发生“锆水反应”会产生大量的氢气，一旦氢气聚集就存在爆炸风险。
福岛核灾难发生后，日本政府叫停了大多数核电站，同时开展核安全检查。其中柏崎刈羽核电站在2023年12月27日刚刚获得了重启许可；在2023年3月，日本核管理局(NRA)表示，志贺核电站下方没有活动断层，北陆电力公司计划于2026年重启反应堆。柏崎刈羽核电站和志贺核电站的情况表明，尽管它们通过了安全检查，仍然存在一定的风险和隐患，需要政府和相关机构保持高度警惕和谨慎，不断加强监管并采取必要的措施。
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