郭晔旻评《原子与灰烬》︱谈“核”色变有无必要

《原子与灰烬：核灾难的历史》，[美]沙希利·浦洛基著，李雯露、王梓诚译，广东人民出版社｜万有引力2023年10月版，376页，88.00元

提到美国学者沙希利·浦洛基（Serhii Plokhy），人们大多会想起他的大作《欧洲之门：乌克兰2000年史》，这当然与他担任哈佛大学乌克兰史教授及哈佛大学乌克兰研究所主任的学术背景有着很大关系。但浦洛基的学术视野并未局限在俄罗斯/乌克兰史领域。继《切尔诺贝利：一部悲剧史》之后，他又写就了《原子与灰烬：核灾难的历史》（Atoms and Ashes: A Global History of Nuclear Disasters）一书，并获得了“2022年亚马逊最佳科技图书”的称号。

这本书实际上是对迄今以来人类社会经历的重大核事故（“核灾难”）的一个总结。其中的第一次，是美国于1954年3月在太平洋马绍尔群岛进行的“布拉沃城堡（Castle Bravo）”核试验。“由于对氢弹威力和风向的预估有误，最终对人类健康和自然环境造成了严重损害。”这次事故，打开了“潘多拉的魔盒”。1957年9月底，苏联乌拉尔山脉克什特姆（Kyshtym）制钚厂核废料罐发生爆炸。下个月，英国温茨凯尔（Windscale）生产钚和氚的反应堆起火，而这也是世界历史上首次重大核反应堆事故——却不是最后一次。接下来，《原子与灰烬》还讲述了美国的三里岛核事故（1979年3月）、苏联的切尔诺贝利核事故（1986年4月）以及日本的福岛核事故（2011年3月）。

“在核工业历史上发生的数百起事故中，本书记述的六起事故尤其具有代表性。”切尔诺贝利和福岛两起核事故属于最严重的“特大事故”级别。克什特姆核事故定级为“重大事故”，温茨凯尔和三里岛核事故则属于“具有严重后果的事故”。“布拉沃城堡”没有定级。但这并不是说其后果不重要——当时在附近海域作业的上百艘渔船及两万余居民遭受严重的辐射中毒——只是因为定级指标仅适用于民用核设施或核电站发生的事故，而不适用于核试验。浦洛基也在书中也驳斥了将“服务于和平的原子能”与“服务于战争的原子能”分离的说法，因为两者本质贯通，“前者继承了后者的反应堆设计、技术骨干和产业文化，当然还有财力资助”。

既然讲述的是核事故，《原子与灰烬》不可避免地涉及核反应堆的工作原理。令人略感困惑的是，相关知识竟被分散在书中各处。比如，在提到温茨凯尔反应堆时，书中描述它“以石墨作为慢化剂，为天然铀裂变产生的中子减速，使链式反应得以持续。它在使用空气作为冷却剂，防止铀燃料元件融化”。而在三里岛的核事故的相关段落里，书中也提到“反应堆有两套冷却系统”，“一回路将水注入反应堆堆芯处加热”，“在蒸汽发生器内，一回路中高温、高压的水遇到二回路中低温、未加压的冷却水，冷却水变为蒸汽，驱动汽轮机发电”。“蒸汽的温度下降后再冷凝器中冷凝成水。随后水再度回到蒸汽发生器，被一回路中的水加热蒸发。如此不断循环往复。”的确，核电站的原理其实并不复杂。用铀制成的核燃料在反应堆内进行核裂变并释放出大量热能；高压下的循环冷却剂把热能带出，在蒸汽产生器内生成蒸汽；高温高压的蒸汽推动汽轮机，进而推动发电机旋转。从热力学的角度讲，反应堆就是个“热源”，跟锅炉没什么两样。但明白这一点毕竟需要热力学的专业基础知识。实事求是地说，书中在这方面做的似乎不够理想，读者很难直接通过书中的描述搞清楚核反应堆究竟是如何正常工作的。若是能够在书中补充相关图示说明的话，或许对读者会更加友好一些。

1986年4月26日，苏联，切尔诺贝利发生的核子反应炉破裂事故。

抛开这些略显“硬核”的物理学背景知识不论，《原子与灰烬》的叙事本身是相当成功的，宛如一部资料翔实的历史惊悚片。就以距今最近的福岛核事故为例，书中提到了一个细节。福岛核电站距离“东日本大地震”震中大约一百八十公里，第一波海啸到来时，核电站几乎没有受到影响。但在地震发生四十分钟后（2011年3月11日下午3点27分），第二波海啸汹涌而至，好在五点七米高的防波堤挡住了三点九米的海浪。但只过了不到十分钟，第三波海啸的巨浪超出所有人的想象，超过十三米的浪高越过防波堤，淹没了沿途的一切。核电站的冷却系统因此失去了全部电力，一场迄今仍未了结的核灾难就此爆发……

更令人触目惊心的是核事故的后果。温茨凯尔核事故释放的辐射远少于“布拉沃城堡”核试验与克什特姆核事故，可也造成了三十二人死亡，超过两百六十人患上癌症。且核辐射的危害是长期性的。在这次核事故里受影响的工人和工程师接受了长达半个世纪（1957-2007）的医学观察，结果，对比英格兰和威尔士的普通民众，这批观察对象中死于循环系统疾病和心脏病的病例比例更高。“事故地区患白血病和淋巴癌的病例数是全国平均值的14倍，邻近地区的2倍。”与此同时，书中“以下各章所讨论的核事故均与反应堆有关，令温茨凯尔核事故都相形见绌”。

如此惨烈的核事故究竟因何发生？从书中的描述看，首先，对科学的“无知”是一个重要原因。在核技术早期的探索阶段，这种情况并不鲜见。就像书中所说，二战中的德国人走错了研发路线，使得希特勒未能造出原子弹。这对人类当然是件好事，但另一些错误就不那么“美妙”了。“布拉沃城堡”核试验本身其实没有问题，核弹顺利起爆。问题在于，科学家们算错了它的当量——这颗氢弹的实际爆炸当量达到了一千一百万吨TNT炸药，几乎是设计者最初预测的三倍。那艘倒霉的日本渔船“第五福龙丸”本来处在美国划定的危险水域以外，但由于美方的估算错误，船员在接下来的数小时内一直暴露在放射性降尘（“死灰”）的照射中。之所以会有这么大的偏差，是因为科学家们起初未能准确理解“锂-7”这种同位素的性质。在剧变反应产生的高能中子的轰击下，“锂-7”没有像预想的那样保持惰性，而是衰变成了氚与氦加入“链式反应”，从而大大增加了爆炸当量。从这个意义上说，这次灾难相当于人类为更深入地理解核反应而交出的一笔昂贵学费。

但更主要的原因在于对科学的理解之外。譬如，切尔诺贝利核电站采用压力管式石墨慢化沸水反应炉（RBMK）。这种反应堆采用石墨作为慢化剂，并用冷却水吸收中子。“如果出于某种原因，流入反应堆的水流中断，中子无法被吸收，反应强度就会增加，使反应堆达到超临界状态。”因此“RBMK的安全性不太好，容易发生两类事故——石墨起火、蒸汽爆炸”，“正如一名美国核工业人士调侃的那样，RBMK可以拿一个‘核裂变发电最危险方式奖’”。作为替代方案，水-水反应堆更加安全，甚至苏联在上世纪六十年代指定核电站规划时也倾向水-水反应堆（VVR）。问题在于，当时苏联只有一家工厂有能力生产这种反应堆的容器，这样一来，大规模扩建核电设施的计划将会被迫推迟至八十年代末，“苏联政府等不了这么久”。正是由于时间紧迫，苏联才选择了基础设计过时、运行危险性高的反应堆堆型——“RBMK诞生于贫瘠与雄心、创新与宿命、秘密与宣传的交织”，也因此埋下了灾难的伏笔。

人为错误则是更加显而易见的直接原因。譬如，1975年，列宁格勒（今圣彼得堡）核电站发生过一次事故，暴露了RBMK的设计问题，但相关信息并未告知其他RBMK——包括切尔诺贝利核电站的操作人员。三里岛事故的直接原因也是操作人员处置不当，“他们在应对所谓的小事故方面没有充分的准备，而一旦小事故处理不当，就会引发重大事故”。这个“小事故”始于冷却剂停止循环，陆续造成各种机制出现故障，作业人员却根本没有得到相关信息的反馈。操作人员错误地关闭了应急冷却系统，这就人为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发热得不到冷却，造成部分燃料元件包壳温度过高而烧穿。至于福岛，地震引发的超大海啸固然是“非战之罪”，但早在2006年，就有人已经警告负责运营福岛核电站的东京电力公司，海啸有可能切断核电站的外部供电。只不过，（东电）“公司大部分人都认为不可能发生重大海啸”。在“311”地震时担任日本首相的菅直人坦承，“由于日本拥有绝佳的核技术、卓越的专家和工程师，我曾经相信，切尔诺贝利这类的核事故不会在日本核电站发生”。可惜这只是日本“原子力村”（指相关利益共同体）“虚构的安全神话”。

三里岛核电厂，右方是两个反应堆的圆柱体保护壳，四座高耸的建筑物为冷却塔。

所有这些错误能不能避免呢？的确，浦洛基承认，“本书讨论的每起核事故发生后，政府都建立了委员会，用以调查事故原因、总结经验教训。核技术因此得到改进，而且每次事故后，安全程序和行业文化也进一步完善”，然而，核事故依旧反复上演，“屡次发生的核灾难，不断加深了人们内心的这样一种印象：核能在本质上就算极度危险的”。

当然有人不同意这种观点，就像比尔·盖茨反驳的那样，“死于核事故的人远比在车祸中丧生的人少得多”，因此放弃核能如同放弃小轿车一样荒谬。此外，进入二十一世纪之后，全世界愈发关注“碳排放”问题。而核电作为一种高效清洁能源，在过去五十年里避免了约七百四十亿吨的二氧化碳排放，相当于近两年全球能源相关排放的总和。对此，国际原子能机构（IAEA）总干事格洛西（Rafael Grossi）就曾公开表示，“核电是一种绿色能源，几乎不产生二氧化碳”，这也在一定程度上加强了核电的地位。

至于浦洛基，他在《原子与灰烬：核灾难的历史》里并没有对此给出定论。一方面，他提出了一个值得思考的问题，“会不会有这样一种可能：我们忽略了导致核事故发生的政治、社会、文化因素，而这些因素在今天仍然伴随着我们”。 另一方面，他也明智地指出，“在核工业走向成年的过程中，全世界已经遭受了太多的事故，而我们现在应该有能力避免再次发生重大的核灾难”。无论如何，“各国对核能及其衍生能源依然有着强烈的渴求”。