[這是關於 核能的未來的深度報告的第 4 部分。]
2002 年 2 月 16 日，位於俄亥俄州托萊多附近伊利湖岸邊的戴維斯-貝塞核電站關閉。在檢查中發現，該電站唯一反應堆中用於容納加壓裂變加熱水的 6.63 英寸（16.84 釐米）厚的碳鋼蓋上，有一個菠蘿大小的部分完全被洩漏形成的硼酸腐蝕殆盡。唯一阻止核蒸汽逸出並可能導致堆芯熔燬的連鎖事件發生的，是一個僅有 3/16 英寸（0.48 釐米）厚的內部不鏽鋼襯裡，該襯裡由於持續的每平方英寸 2,200 磅（每平方釐米 155 公斤）的壓力而緩慢地向空腔彎曲了約 1/8 英寸（0.32 釐米）。
這個高達 30 平方英寸（194 平方釐米）的空腔是在 1 號反應堆堆頭上形成的——顯然在美國核管理委員會（NRC）在 2000 年和 1998 年的先前安全檢查中被遺漏了，該機構是負責監督美國核反應堆的政府機構。檢查員注意到有硼酸沉積物，但低估了潛在的影響，儘管在核反應堆中硼酸腐蝕金屬的問題已存在三十多年。這個孔只是在 2002 年維修過程中更換的噴嘴翻倒時才被發現的。
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在腐蝕的蓋子上，幾個鋼製噴嘴周圍形成了環形裂縫，這些噴嘴用於遮蔽控制棒——20 根 12 英寸（30 釐米）長的由銀-銦-鎘合金製成的棒，用於抑制或關閉核反應——使其很容易脫落。美國核管理委員會（NRC）在 1993 年首次明確指出了這個問題（並且自 20 世紀 80 年代以來，類似工廠中就一直髮生這種情況）。但直到 2001 年，美國核管理委員會（NRC）才要求容易出現潛在問題的反應堆運營商檢查是否存在該問題，而戴維斯-貝塞電廠尚未完成此過程。
由於那個巨大的空腔，美國核管理委員會（NRC）關閉了戴維斯-貝塞電站兩年（從 2002 年到 2004 年），試圖修補洩漏硼酸的噴嘴，並解決自該工廠於 1977 年開始運營以來就存在的設計缺陷，以及該機構所描述的糟糕的安全文化。換句話說，所有者位於俄亥俄州阿克倫的 第一能源公司的員工不願報告安全問題。總計，維修費用達 6 億美元。
隨後，美國核管理委員會（NRC）在這次險情發生後對整個發電廠進行了審查，結果顯示，其緊急冷卻系統——在發生熔燬事件時的一道關鍵防線——可能因堵塞而失效，堵塞的原因是 1977 年之前建成的工廠中存在的“通用”缺陷。
美國核管理委員會（NRC）發言人斯科特·伯內爾說：“反應堆容器頭部可能會在兩到十四個月後失效，那將會是一次嚴重的冷卻劑損失事故。” “很可能會損壞（核）堆芯。在計算機率方面，工作人員確定，這是自三里島以來最嚴重的情況之一”，三里島是賓夕法尼亞州的一個反應堆，在 1979 年部分熔燬。而其他模型則認為事故發生的時間短至兩週，因為不鏽鋼已經出現裂縫和彎曲。
戴維斯-貝塞電站再次執行，在 2007 年產生了 77 億千瓦時的電力，它採用了從密歇根州一個未完工的核電站中拆下來的新反應堆堆頭。“美國核管理委員會（NRC）沒有顧慮”，伯內爾說。
戴維斯-貝塞電站和第一能源公司並非個例。據關注科學家聯盟稱，自 1979 年三里島部分熔燬以來，美國核反應堆因維修或其他安全改進而被迫關閉一年或更長時間的情況發生了 46 次。例如，2000 年 2 月，位於紐約州布坎南的印第安點核電站的一個蒸汽發生器管道突然破裂——這是一個在 1997 年首次發現但尚未解決的潛在問題。
根據美國核管理委員會（NRC）的說法，在核電工業的歷史上，只有四次事件比戴維斯-貝塞電站的空腔事件更嚴重，兩次事件大致相當，例如新澤西州 PSEG 的塞勒姆核電站發生的放射性蒸汽管道破裂事件。
即使美國考慮建造多達 26 座新反應堆，目前正在執行的 104 座反應堆中，有 51 座已經獲得美國核管理委員會（NRC）的批准，將其發電壽命延長 20 年或更長時間。其餘的要麼正在接受該機構的審查，要麼預計會提出申請。問題是：它們安全嗎？
浴缸內部
戴維斯-貝塞電站失效的關鍵問題是用於製造噴嘴的合金金屬——稱為 Inconel 600 或 Alloy 600。 鎳、鉻和鐵的合金通常具有耐腐蝕性——但在暴露於硼酸和應力時會緩慢開裂。
但不僅僅是反應堆堆頭是由這種材料製成的。蒸汽發生器也將這種合金用於將與核反應堆接觸的硼水溶液的熱量傳遞給加熱成蒸汽的水，蒸汽再推動渦輪機發電。“蒸汽發生器中的管道很容易開裂，”美國核管理委員會（NRC）核反應堆法規辦公室蒸汽發生器和材料檢驗高階顧問肯·卡沃斯基說，“這是溫度和水化學的共同作用。”
在 20 世紀 70 年代和 80 年代，有幾根這樣的管道實際上破裂了，核電運營商採用了補丁來維持損壞的蒸汽發生器的執行（儘管這降低了發電效率）。但自 1989 年以來，許多運營商已選擇完全更換蒸汽發生器，費用高達 6 億美元。
早在 20 世紀 50 年代後期，就有人提出這種金屬會在壓力下開裂，但“當時決定使用這種材料，”卡沃斯基說。“當時的觀點是它應該能持續使用，但事實並非如此。” 並且，截至今天，仍有 15 座核電站（包括戴維斯-貝塞電站）使用由這種合金製成的舊蒸汽發生器。
美國 104 座核反應堆（大多數建於 20 世紀 60 年代和 70 年代）在 2007 年產生了 8065 億千瓦時的電力，創下紀錄，並且執行時間幾乎達到 92%。
但金屬疲勞、脆化的混凝土（甚至佛蒙特州揚基電站的木材腐爛）都困擾著美國老化的反應堆。然而，與直覺相反的是，這些反應堆的大部分問題都發生在執行的頭十年——這一事實預示著下一輪核電站建設將會出現問題。核能研究所（一個行業組織）戰略專案高階主管艾德里安·海默說：“即使新工廠更簡單、元件更少，在啟動新工廠時也會出現缺陷或故障。您總是需要對裝置進行細微的調整。”
這是工程師們稱之為浴缸曲線的現象：在機器執行的早期，當問題得到解決時，問題很多，但隨後會進入平穩執行期。問題是：對於核反應堆而言，這個時期會有多長？因為在浴缸曲線的另一側，問題數量將會增加。
根據美國核管理委員會（NRC）對所謂的“事故序列先兆”（或可能導致核事故的事件）的分析，在 1993 年至 2004 年期間，美國核反應堆平均每年發生七起此類事件——沸水反應堆每年三起，壓水反應堆每年 11 起，其中大多數可歸因於執行安全裝置所需的輔助非反應堆發電的損失——即使在不計算此類斷電事件的情況下，此類先兆的增加在統計上也很顯著。
人為錯誤
然而，可能並非核反應堆本身的問題構成了最大的安全隱患。在所有故障中，核電站控制室輪班工作的 50 到 55 名反應堆操作員之間的人為錯誤最為突出，特別是在美國曆史上最臭名昭著的核事故：三里島（TMI）事件中。
1979 年 3 月 28 日，賓夕法尼亞州米德爾敦附近三里島核電站 2 號機組發生部分熔燬——核燃料棒因裂變副產物的放射性衰變而過熱。如果不加以控制，熔燬會將過熱燃料透過其周圍的鋼材和混凝土輸送出去，從而損壞或摧毀反應堆，並向環境中釋放極高水平的輻射。
當地時間凌晨 4 點左右，向 2 號機組輸送冷卻水的主泵發生故障，並且由於警報聲和閃爍的警告燈引起的混亂，操作反應堆的人員錯誤地認為堆芯中水太多，並關閉了緊急泵，從而進一步減少了到達反應堆的冷卻劑的數量，使情況變得更糟。在三個小時內，核燃料自身煮幹，然後衝破鋯包殼，開始在反應堆內部熔化。“如果他們雙手放在口袋裡，一切都會好得多，”曾擔任亞利桑那州和紐約州帕洛維德和印第安點核電站反應堆操作員，現任美國核管理委員會（NRC）培訓師的加里·卡拉威指出。
在問題解決之前，一半堆芯已經熔化，但它從未突破旨在容納它的鋼材和混凝土牆，並且只釋放了少量排出的放射性蒸汽、其他氣體和水——據美國核學會（ANS）（一個行業組織）稱，足以給該電站 10 英里（16 公里）範圍內的居民帶來平均 8 毫雷姆的劑量，與胸部 X 光檢查的劑量相同。
儘管如此，三里島事故實際上阻止了美國第一輪核電站建設。這種操作員錯誤也是全球核電行業許多最嚴重災難的背後原因，包括烏克蘭（當時是蘇聯的一部分）的切爾諾貝利事件，1986 年 4 月 26 日，一個反應堆在蘇聯操作員在實驗過程中犯下了一系列錯誤後，衝破了其安全殼發生了爆炸。“你不能對愚蠢行為進行監管，”美國核管理委員會（NRC）專業技術培訓經理約翰·裡奇說。“據我所知，我們從未用核電站殺死過任何人。”
根據世界衛生組織的資料，切爾諾貝利直接導致至少 56 人死亡，甚至可能多達 4,000 人死亡，儘管其他估計有所不同，並且放射性物質擴散到英國。三里島核電站從未被最終證實與任何死亡或健康影響有關，儘管有些人可能接受了高達 100 毫雷姆的輻射劑量。一個普通美國人每年平均會受到來自太空宇宙射線等天然輻射源的 360 毫雷姆輻射。
而且，核電站在美國已經運行了 50 年，沒有使工人或周邊地區的居民暴露在過量的輻射中。“輻射是普通的，它是一種弱致癌物，”美國核管理委員會 (NRC) 的高階健康物理學家羅德·裡德說。“它會導致非常普通的變化，而不是三眼魚。”
事實上，據橡樹嶺國家實驗室的研究人員稱，典型的燃煤發電廠每年使當地居民暴露在多達 18 毫雷姆的輻射中，而核電站每年排放的輻射量不到 6 毫雷姆。
裡德補充說：“應該尊重輻射，而不是害怕輻射。”
最終，核電站的安全性取決於其各種安全系統的執行，從冷卻水到控制核反應的控制棒。這種關閉被稱為“急停”。（它們的名稱來源於第一個原始反應堆上用繩子移動的安全控制棒。為了防止失控反應，一名持斧人隨時準備真正地砍斷繩子，如果即將發生堆芯熔燬，這將使控制棒落下並停止核裂變——所以實際上是安全控制棒斧頭人。）急停可能因冷卻劑損失到輔助電源損失等各種原因而發生。
而且，近年來，隨著對新部件需求的激增，出現了一個新問題：假冒偽劣。美國核管理委員會發現，在兩個設施中存在假冒且可能存在故障的閥門和斷路器——這些閥門和斷路器實際上並未經過驗證能夠承受核電站的嚴酷考驗——這是根據 2008 年的一份通知得出的結論。“這些最近的例子尚未進入我們核電站的安全系統，但我相信您能理解，如果發生這種情況，情況的嚴重性，”美國核管理委員會委員彼得·里昂在去年 6 月向美國核學會發表的演講中說。“隨著新電站的建設，零部件的流動量將會激增，我們所有人都必須保持警惕。”
“一般來說，核工業是一個符合我們最大利益的行業，每個人都應該建造安全可靠的電站，”新澤西州普林斯頓的公用事業公司 NRG Energy 的戰略、環境和核發展執行副總裁史蒂夫·溫在 2007 年接受《大眾科學》採訪時說。“我們所有人都和團隊中最薄弱的成員一樣好。”
統計風險
根據美國核管理委員會的資料，核電站運營商和建設者的目標是將嚴重事故的風險降低到每 100,000 年或更長時間少於一次。“沒有零風險這種東西，”委員會的裡奇說。“我們不能保證完美保護。”
但是，美國核工業已經發生過一次堆芯損壞事件——三里島 2 號機組——“所以我們已經打破了目標，”佛蒙特州揚基核電站和詹姆斯·A·菲茨帕特里克（紐約州奧斯威戈附近）核電站的前操作員、現任美國核管理委員會培訓師的裡克·德韋瑟利說。
而且，即使在三里島事件中，也避免了一場災難，儘管附近的居民被疏散，受損的 2 號機組等待拆除。最近，戴維斯-貝斯的問題導致一名獨立承包商被判入獄，FirstEnergy 支付了 3350 萬美元的民事和刑事罰款——而且沒有發生事故。“該機構致力於確保此類事件不再發生，”美國核管理委員會的伯內爾說。
但是，老化的核電站可能會使這個目標無法實現。2006 年，美國核管理委員會批准佛蒙特州揚基提高其執行溫度，以產生更多電力。2007 年，佛蒙特州核電站的木製冷卻塔中一個下垂的支架導致冷卻管爆裂，例如，去年，即使是一個新的支架也下垂得足以導致管道洩漏。
而人為錯誤導致佛蒙特州揚基核電站的運營商錯放了兩段乏燃料棒，這是核材料的長期問題。曼哈頓計劃的鈽最終落在了華盛頓州漢福德核廢料場的保險箱中，美國能源部在 1996 年對該國生產的所有高濃縮鈾進行的調查顯示，有 3.2 噸的鈾失蹤了。世界上大多數與輻射相關的致命事故都是由於這種錯放或處理不當的放射性物質造成的，例如巴西戈亞尼亞的事故，其中兩名廢品場工人死於輻射中毒。
與此同時，佛蒙特州揚基以每千瓦時 5 美分的價格提供該州多達三分之一的電力，遠低於任何其他發電來源，併為該地區提供 220 個就業崗位。它已經相對安全地運行了 35 年，美國核管理委員會目前正在考慮是否延長其許可證，使其執行到 2032 年，再延長二十年。
“它是仍在執行的最古老的核電站，並面臨著從冷卻塔倒塌到丟失乏燃料棒的無數問題，”在佛蒙特州吉爾福德附近的核電站長大的工會組織者奧娜·亞當斯說。“小時候，我們有一個由佛蒙特州揚基提供的廣播電臺，該電臺廣播天氣，也作為早期預警裝置。早期預警對孩子們來說不是一個好詞，我們在學校、家裡以及每月第一個星期六警報器發出測試國歌時都聽到了這個詞。”
自 2000 年以來，已向 51 座核電站授予了類似的延期，另外 19 座核電站正在等待批准，其中包括新澤西州的牡蠣溪核電站。“我們不認為核電是一種宗教信仰，它是一種商業行為，”擁有 17 座核電站（包括牡蠣溪）的埃克西隆公司通訊副總裁克雷格·內斯位元說。“這個國家核電的未來很大程度上取決於我們如何繼續運營這些核電站。我們在美國核電站運營方面有著相當好的記錄，而且必須繼續保持下去。我們必須繼續獲得公眾和政治對這個國家核電的支援。我們自己掌握著其中的關鍵。”