評《原子與灰燼》：談“核”色變有無必要

《原子與灰燼：核災(zāi)難的歷史》，[美]沙希利·浦洛基著，李雯露、王梓誠譯，廣東人民出版社｜萬有引力2023年10月版，376頁，88.00元

提到美國學(xué)者沙希利·浦洛基（Serhii Plokhy），人們大多會想起他的大作《歐洲之門：烏克蘭2000年史》，這當(dāng)然與他擔(dān)任哈佛大學(xué)烏克蘭史教授及哈佛大學(xué)烏克蘭研究所主任的學(xué)術(shù)背景有著很大關(guān)系。但浦洛基的學(xué)術(shù)視野并未局限在俄羅斯/烏克蘭史領(lǐng)域。繼《切爾諾貝利：一部悲劇史》之后，他又寫就了《原子與灰燼：核災(zāi)難的歷史》（Atoms and Ashes: A Global History of Nuclear Disasters）一書，并獲得了“2022年亞馬遜最佳科技圖書”的稱號。

這本書實際上是對迄今以來人類社會經(jīng)歷的重大核事故（“核災(zāi)難”）的一個總結(jié)。其中的第一次，是美國于1954年3月在太平洋馬紹爾群島進行的“布拉沃城堡（Castle Bravo）”核試驗?！坝捎趯鋸椡惋L(fēng)向的預(yù)估有誤，最終對人類健康和自然環(huán)境造成了嚴重損害。”這次事故，打開了“潘多拉的魔盒”。1957年9月底，蘇聯(lián)烏拉爾山脈克什特姆（Kyshtym）制钚廠核廢料罐發(fā)生爆炸。下個月，英國溫茨凱爾（Windscale）生產(chǎn)钚和氚的反應(yīng)堆起火，而這也是世界歷史上首次重大核反應(yīng)堆事故——卻不是最后一次。接下來，《原子與灰燼》還講述了美國的三里島核事故（1979年3月）、蘇聯(lián)的切爾諾貝利核事故（1986年4月）以及日本的福島核事故（2011年3月）。

“在核工業(yè)歷史上發(fā)生的數(shù)百起事故中，本書記述的六起事故尤其具有代表性?！鼻袪栔Z貝利和福島兩起核事故屬于最嚴重的“特大事故”級別?？耸蔡啬泛耸鹿识墳椤爸卮笫鹿省保瑴卮膭P爾和三里島核事故則屬于“具有嚴重后果的事故”?！安祭殖潜ぁ睕]有定級。但這并不是說其后果不重要——當(dāng)時在附近海域作業(yè)的上百艘漁船及兩萬余居民遭受嚴重的輻射中毒——只是因為定級指標僅適用于民用核設(shè)施或核電站發(fā)生的事故，而不適用于核試驗。浦洛基也在書中也駁斥了將“服務(wù)于和平的原子能”與“服務(wù)于戰(zhàn)爭的原子能”分離的說法，因為兩者本質(zhì)貫通，“前者繼承了后者的反應(yīng)堆設(shè)計、技術(shù)骨干和產(chǎn)業(yè)文化，當(dāng)然還有財力資助”。

既然講述的是核事故，《原子與灰燼》不可避免地涉及核反應(yīng)堆的工作原理。令人略感困惑的是，相關(guān)知識竟被分散在書中各處。比如，在提到溫茨凱爾反應(yīng)堆時，書中描述它“以石墨作為慢化劑，為天然鈾裂變產(chǎn)生的中子減速，使鏈式反應(yīng)得以持續(xù)。它在使用空氣作為冷卻劑，防止鈾燃料元件融化”。而在三里島的核事故的相關(guān)段落里，書中也提到“反應(yīng)堆有兩套冷卻系統(tǒng)”，“一回路將水注入反應(yīng)堆堆芯處加熱”，“在蒸汽發(fā)生器內(nèi)，一回路中高溫、高壓的水遇到二回路中低溫、未加壓的冷卻水，冷卻水變?yōu)檎羝?，?qū)動汽輪機發(fā)電”?！罢羝臏囟认陆岛笤倮淠髦欣淠伤ｋS后水再度回到蒸汽發(fā)生器，被一回路中的水加熱蒸發(fā)。如此不斷循環(huán)往復(fù)?！钡拇_，核電站的原理其實并不復(fù)雜。用鈾制成的核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)進行核裂變并釋放出大量熱能；高壓下的循環(huán)冷卻劑把熱能帶出，在蒸汽產(chǎn)生器內(nèi)生成蒸汽；高溫高壓的蒸汽推動汽輪機，進而推動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)。從熱力學(xué)的角度講，反應(yīng)堆就是個“熱源”，跟鍋爐沒什么兩樣。但明白這一點畢竟需要熱力學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識。實事求是地說，書中在這方面做的似乎不夠理想，讀者很難直接通過書中的描述搞清楚核反應(yīng)堆究竟是如何正常工作的。若是能夠在書中補充相關(guān)圖示說明的話，或許對讀者會更加友好一些。

1986年4月26日，蘇聯(lián)，切爾諾貝利發(fā)生的核子反應(yīng)爐破裂事故。

拋開這些略顯“硬核”的物理學(xué)背景知識不論，《原子與灰燼》的敘事本身是相當(dāng)成功的，宛如一部資料翔實的歷史驚悚片。就以距今最近的福島核事故為例，書中提到了一個細節(jié)。福島核電站距離“東日本大地震”震中大約一百八十公里，第一波海嘯到來時，核電站幾乎沒有受到影響。但在地震發(fā)生四十分鐘后（2011年3月11日下午3點27分），第二波海嘯洶涌而至，好在五點七米高的防波堤擋住了三點九米的海浪。但只過了不到十分鐘，第三波海嘯的巨浪超出所有人的想象，超過十三米的浪高越過防波堤，淹沒了沿途的一切。核電站的冷卻系統(tǒng)因此失去了全部電力，一場迄今仍未了結(jié)的核災(zāi)難就此爆發(fā)……

更令人觸目驚心的是核事故的后果。溫茨凱爾核事故釋放的輻射遠少于“布拉沃城堡”核試驗與克什特姆核事故，可也造成了三十二人死亡，超過兩百六十人患上癌癥。且核輻射的危害是長期性的。在這次核事故里受影響的工人和工程師接受了長達半個世紀（1957-2007）的醫(yī)學(xué)觀察，結(jié)果，對比英格蘭和威爾士的普通民眾，這批觀察對象中死于循環(huán)系統(tǒng)疾病和心臟病的病例比例更高?！笆鹿实貐^(qū)患白血病和淋巴癌的病例數(shù)是全國平均值的14倍，鄰近地區(qū)的2倍?！迸c此同時，書中“以下各章所討論的核事故均與反應(yīng)堆有關(guān)，令溫茨凱爾核事故都相形見絀”。

如此慘烈的核事故究竟因何發(fā)生？從書中的描述看，首先，對科學(xué)的“無知”是一個重要原因。在核技術(shù)早期的探索階段，這種情況并不鮮見。就像書中所說，二戰(zhàn)中的德國人走錯了研發(fā)路線，使得希特勒未能造出原子彈。這對人類當(dāng)然是件好事，但另一些錯誤就不那么“美妙”了?！安祭殖潜ぁ焙嗽囼灡旧砥鋵崨]有問題，核彈順利起爆。問題在于，科學(xué)家們算錯了它的當(dāng)量——這顆氫彈的實際爆炸當(dāng)量達到了一千一百萬噸TNT炸藥，幾乎是設(shè)計者最初預(yù)測的三倍。那艘倒霉的日本漁船“第五福龍丸”本來處在美國劃定的危險水域以外，但由于美方的估算錯誤，船員在接下來的數(shù)小時內(nèi)一直暴露在放射性降塵（“死灰”）的照射中。之所以會有這么大的偏差，是因為科學(xué)家們起初未能準確理解“鋰-7”這種同位素的性質(zhì)。在劇變反應(yīng)產(chǎn)生的高能中子的轟擊下，“鋰-7”沒有像預(yù)想的那樣保持惰性，而是衰變成了氚與氦加入“鏈式反應(yīng)”，從而大大增加了爆炸當(dāng)量。從這個意義上說，這次災(zāi)難相當(dāng)于人類為更深入地理解核反應(yīng)而交出的一筆昂貴學(xué)費。

但更主要的原因在于對科學(xué)的理解之外。譬如，切爾諾貝利核電站采用壓力管式石墨慢化沸水反應(yīng)爐（RBMK）。這種反應(yīng)堆采用石墨作為慢化劑，并用冷卻水吸收中子?！叭绻鲇谀撤N原因，流入反應(yīng)堆的水流中斷，中子無法被吸收，反應(yīng)強度就會增加，使反應(yīng)堆達到超臨界狀態(tài)?！币虼恕癛BMK的安全性不太好，容易發(fā)生兩類事故——石墨起火、蒸汽爆炸”，“正如一名美國核工業(yè)人士調(diào)侃的那樣，RBMK可以拿一個‘核裂變發(fā)電最危險方式獎’”。作為替代方案，水-水反應(yīng)堆更加安全，甚至蘇聯(lián)在上世紀六十年代指定核電站規(guī)劃時也傾向水-水反應(yīng)堆（VVR）。問題在于，當(dāng)時蘇聯(lián)只有一家工廠有能力生產(chǎn)這種反應(yīng)堆的容器，這樣一來，大規(guī)模擴建核電設(shè)施的計劃將會被迫推遲至八十年代末，“蘇聯(lián)政府等不了這么久”。正是由于時間緊迫，蘇聯(lián)才選擇了基礎(chǔ)設(shè)計過時、運行危險性高的反應(yīng)堆堆型——“RBMK誕生于貧瘠與雄心、創(chuàng)新與宿命、秘密與宣傳的交織”，也因此埋下了災(zāi)難的伏筆。

人為錯誤則是更加顯而易見的直接原因。譬如，1975年，列寧格勒（今圣彼得堡）核電站發(fā)生過一次事故，暴露了RBMK的設(shè)計問題，但相關(guān)信息并未告知其他RBMK——包括切爾諾貝利核電站的操作人員。三里島事故的直接原因也是操作人員處置不當(dāng)，“他們在應(yīng)對所謂的小事故方面沒有充分的準備，而一旦小事故處理不當(dāng)，就會引發(fā)重大事故”。這個“小事故”始于冷卻劑停止循環(huán)，陸續(xù)造成各種機制出現(xiàn)故障，作業(yè)人員卻根本沒有得到相關(guān)信息的反饋。操作人員錯誤地關(guān)閉了應(yīng)急冷卻系統(tǒng)，這就人為地制造了一次失水事故。堆芯暴露于蒸汽中，燃料元件停堆后的剩余發(fā)熱得不到冷卻，造成部分燃料元件包殼溫度過高而燒穿。至于福島，地震引發(fā)的超大海嘯固然是“非戰(zhàn)之罪”，但早在2006年，就有人已經(jīng)警告負責(zé)運營福島核電站的東京電力公司，海嘯有可能切斷核電站的外部供電。只不過，（東電）“公司大部分人都認為不可能發(fā)生重大海嘯”。在“311”地震時擔(dān)任日本首相的菅直人坦承，“由于日本擁有絕佳的核技術(shù)、卓越的專家和工程師，我曾經(jīng)相信，切爾諾貝利這類的核事故不會在日本核電站發(fā)生”?？上н@只是日本“原子力村”（指相關(guān)利益共同體）“虛構(gòu)的安全神話”。

三里島核電廠，右方是兩個反應(yīng)堆的圓柱體保護殼，四座高聳的建筑物為冷卻塔。

所有這些錯誤能不能避免呢？的確，浦洛基承認，“本書討論的每起核事故發(fā)生后，政府都建立了委員會，用以調(diào)查事故原因、總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。核技術(shù)因此得到改進，而且每次事故后，安全程序和行業(yè)文化也進一步完善”，然而，核事故依舊反復(fù)上演，“屢次發(fā)生的核災(zāi)難，不斷加深了人們內(nèi)心的這樣一種印象：核能在本質(zhì)上就算極度危險的”。

當(dāng)然有人不同意這種觀點，就像比爾·蓋茨反駁的那樣，“死于核事故的人遠比在車禍中喪生的人少得多”，因此放棄核能如同放棄小轎車一樣荒謬。此外，進入二十一世紀之后，全世界愈發(fā)關(guān)注“碳排放”問題。而核電作為一種高效清潔能源，在過去五十年里避免了約七百四十億噸的二氧化碳排放，相當(dāng)于近兩年全球能源相關(guān)排放的總和。對此，國際原子能機構(gòu)（IAEA）總干事格洛西（Rafael Grossi）就曾公開表示，“核電是一種綠色能源，幾乎不產(chǎn)生二氧化碳”，這也在一定程度上加強了核電的地位。

至于浦洛基，他在《原子與灰燼：核災(zāi)難的歷史》里并沒有對此給出定論。一方面，他提出了一個值得思考的問題，“會不會有這樣一種可能：我們忽略了導(dǎo)致核事故發(fā)生的政治、社會、文化因素，而這些因素在今天仍然伴隨著我們”。 另一方面，他也明智地指出，“在核工業(yè)走向成年的過程中，全世界已經(jīng)遭受了太多的事故，而我們現(xiàn)在應(yīng)該有能力避免再次發(fā)生重大的核災(zāi)難”。無論如何，“各國對核能及其衍生能源依然有著強烈的渴求”。