编者按: 看倦了那些只报喜不报忧的科普文，小编想突破一下，希望通过展现核电站中的薄弱环节（包括那些看似无关却可以积聚造成灾害的小问题），以及核电专家们是如何考虑这些情况的，来帮助读者理解核电站是如何确保安全的。首先从看似坚不可摧的安全壳说起。安全壳真的坚不可摧吗？

说起“反应堆安全壳”，大多数人联想到是厚厚的混凝土墙画面。如下图所示：

图1（来源：美国能源部）

这堵“墙”有多厚呢？通常有5英尺厚，也就是1.5米（图2），什么概念呢？一般的火箭筒休想洞穿它，目前三代堆的安全壳还可以抵抗大飞机撞击，所以有它作为核电站的最后一道物理屏障，大可放心。

然而，堡垒往往最容易从内部攻破。当反应堆一回路管道破裂，流体就会从破口处喷涌而出，这将导致安全壳快速加压并使它失效。除非安全壳结构强大到足以承受这种挑战。 

图2（来源：美国核管理委员会）

除此之外，尽管安全壳壁厚达1.5米，但在安全壳上有直径将近两英尺的管道穿过墙壁，从而把蒸汽发生器产生的蒸汽送入到主汽轮机。所以安全壳并非完全无懈可击。“一毛钱”能顶得住吗？

在蒸汽发生器中有数千根管道，这些管道的金属壁厚度与美国一毛钱硬币的厚度差不多。蒸汽发生器中这些薄金属管构成了压水堆一回路压力边界最薄弱的环节。

图3（来源：美国造币厂）

这些传热管的作用主要有两个，一是将一回路水的热量传递给二回路，二是防止一回路的放射性水泄漏到蒸汽管道发生闪蒸，从而顺着蒸汽管道逃逸出安全壳，并将放射性释放到环境中去。

这不是蒸汽发生器中的薄金属管是否会发生断裂的问题，这是肯定会发生的。问题应是何时何地会发生下一个蒸汽发生器传热管失效。图4是美国历史上发生的蒸汽发生器传热管破裂事故。

图4（来源：美国核管理委员会）

在2013年1月，由于蒸汽发生器传热管发生泄漏，迫使运营商关闭了在加利福尼亚的圣奥诺弗雷核电站的3号机组反应堆。退化的蒸汽发生器管使3号机组再也没有重新启动，同样的原因也造成圣奥诺弗雷核电站的2机组反应堆的永久性关闭。

蒸汽发生器传热管（来源：google）

如上所述，蒸汽发生器传热管的破裂会构成双重威胁。首先，会造成反应堆冷却水泄漏。其次，泄漏的放射性冷却水会通过蒸汽管道越过安全壳。如果应急系统响应失效的话，前者可以导致堆芯损坏；后者则可导致大量放射性向环境释放。

因此，工人们必须采取措施及时移除损坏的蒸汽发生器传热管以防止出现更严重的后果。首先，在压水堆两到四个蒸汽发生器中，工人们必须确定哪个蒸汽发生器的管道有破损。然后，按照操作流程和例常的培训，工人们会将“坏”的蒸汽发生器隔离出来，而不是隔离所有的蒸汽发生器，因为无破损的蒸汽发生器仍然要将堆芯产生的热量带出，以维持堆芯的持续冷却。

 蒸汽发生器的位置（来源：Westinghouse Corporation） 

如何进行隔离呢？必先断其来路，通常通过关闭蒸汽发生器给水阀的方式来隔离蒸汽发生器，确保破裂的蒸汽发生器不发生满溢，在可能的情况下，也要去其去路，关闭蒸汽通道阀门。当关闭阀门并不是一种选项的时候（因为并不是所有的压水堆都已经安装了蒸汽管道阀门），在这种情况下工人必须用更加困难的方式-通过均衡管道内与管道外的压力来缓解破管情况。他们必须比较流经蒸汽发生器内的压力与反应容器中的水的压力，并使他们之间保持平衡。当两者压力平衡时，通过破损管道流出来的放射性水的量是最小的。

纵深防御保安全

不管是厚的混凝土墙或只有硬币厚度的金属管道，作为压水堆的屏障，如果不出意外的话，都能忠实地履行这一职能。

纵深防御

但这些或厚或薄的屏障展示了核安全中存在的弱点。针对这些弱点，核安全中采用纵深防御的手段进行弥补。纵深防御通过多样化的、可靠的应急冷却系统和补给系统来减少堆芯损坏的可能性和安全壳失效的风险。

通常情况下，这些应急系统是高度可靠的。但是，为了确保万无一失。在核安全保障中还部署了应急计划。就这样通过层层防御，确保了人员的安全。

参考文献：

1.DaveLochbaum, Nuclear Plant Containment Failure: Robusted. May 31, 2016. http://allthingsnuclear.org/dlochbaum/nuclear-plant-containment-failure-robusted.