1969年12月1日，澤西中央電力與照明公司啟動了美國首個沸水核反應堆的燃料棒裂變——美國最終建造了31個這樣的反應堆。新澤西州牡蠣溪核電站是首個“交鑰匙”工程，1964年以不到1億美元的價格售出，遠低於最終建造反應堆的成本。目的是證明核電站可以像燃煤電廠一樣廉價地建造，而關鍵在於更小的安全系統。正如最近福島核電站的熔燬事件所表明的那樣，這些反應堆系統的設計，例如旨在在危機中冷卻反應堆的甜甜圈形“抑壓池”，顯示出缺陷——這些缺陷早在幾十年前就被監管機構發現了。
“最近的事件突顯了壓力抑制安全殼的安全劣勢，”這句話本可以今天寫出來，但實際上出現在安全官員斯蒂芬·哈瑙爾（Stephen Hanauer）於 1972 年發給他在現已解散的美國原子能委員會 (AEC) 同事的一份備忘錄（pdf）中。“除了節省成本外，壓力抑制的安全優勢是什麼？”
然而，牡蠣溪核電站今天仍在繼續執行，為艾克賽龍公司發電。如果不是因為要求增加冷卻塔，牡蠣溪核電站可能會繼續執行幾十年——增加的費用促使所有者艾克賽龍公司宣佈計劃在 2019 年關閉該電站。但在 3 月 21 日，牡蠣溪核電站的姊妹電站之一——安特吉公司（Entergy Corp.）的佛蒙特揚基核電站——獲得了許可，可以再執行 20 年，儘管其近期歷史包括洩漏、冷卻管道爆裂和燃料棒錯位。
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“核領域所有要素對壓力抑制安全殼概念的接受……已牢固地根植於傳統觀念中，”原子能委員會官員約瑟夫·亨德里（Joseph Hendrie）在對哈瑙爾建議的回應中寫道。(pdf) “尤其是在這個時候，推翻這一神聖的政策很可能意味著核電的終結。這將使已獲得許可的電廠的持續執行受到質疑……並且會總體上造成比我能承受的更多的動盪。”
然而，問題仍然存在：這些老舊核反應堆安全嗎？
美國在全國各地擁有 104 個反應堆，生產了全國 20% 的電力——以及我們 70% 的排放相對較少二氧化碳汙染的電力，美國能源部長朱棣文強調了這一點。最老的是牡蠣溪核電站；最新的是田納西河谷管理局 (TVA) 的阿拉巴馬州布朗斯費裡 1 號機組，該機組於 1974 年首次上線，並在翻新後於四年前重新上線，此前已停運二十多年。
這些反應堆可能面臨非凡的挑戰，例如最近發生的 9.0 級地震的雙重打擊，地震切斷了與當地電網的連線，隨後而來的海嘯摧毀了備用柴油發電機的燃料箱，並淹沒了關鍵的電氣裝置，使日本福島第一核電站的沸水反應堆癱瘓。“我們的[八臺柴油發電機]受到保護，免受該地區預期的地震和水文災害，”田納西河谷管理局發言人特里·約翰遜（Terry Johnson）說，此外，它們還被埋在加固設施中。田納西河谷管理局在布朗斯費裡核電站運營著三臺這樣的沸水反應堆。
原則上，所有美國反應堆的設計都能夠承受當地地震記錄中最大的地震。“那次地震成為該地點工程設計的基準，”原子能委員會的繼任者美國核管理委員會 (NRC) 發言人斯科特·伯內爾（Scott Burnell）說。“即使發生如此強烈的地震，反應堆也必須能夠安全停堆。”
沸水反應堆（例如福島第一核電站或牡蠣溪核電站的反應堆）直接產生蒸汽，然後蒸汽驅動渦輪機發電——為發電裝置增添了一層放射性。環繞這個產生蒸汽的堆芯的是一個倒置的燈泡狀鋼筋混凝土安全殼結構，它透過大型管道連線到一個甜甜圈形的池，池中半充滿冷卻水。一旦發生事故，熱蒸汽就會順著這些管道射入環形池中進行冷卻。
但在熔燬過程中，這個環可能會出現裂縫或洩漏——福島第一核電站的多個反應堆可能就發生了這種情況。由於這種“通用”缺陷內置於原始電站中，在三哩島事故發生後，美國和日本的反應堆增加了一個特殊的排氣口，允許操作員在壓力過高之前釋放放射性蒸汽——如果發生熔燬，蒸汽還可能攜帶壽命更長的放射性粒子，例如碘 131 或銫 137。
約翰遜解釋說：“它經過加強，可以承受排氣過程中涉及的更高壓力。”但是，福島報告的壓力——有時超過每平方釐米七公斤——是即使是加固的排氣口的設計處理壓力的兩倍多。
伯內爾說：“核管理委員會在 20 世紀 80 年代和 90 年代就 Mark I [型號沸水反應堆] 安全殼問題採取的行動，大大提高了 Mark I 處理事故情況的能力。”“該機構繼續得出結論，Mark I 安全殼設計為公眾健康和安全提供了適當的保護。”
這些反應堆還面臨著更隱蔽的威脅：老化。混凝土、泵、管道和線路每天都要承受高溫高壓、振動以及核基礎設施獨有的裂變原子釋放的中子轟擊的共同作用。厚的鋼壁在長期暴露於反應堆的極端溫度、壓力和輻射下會變得脆弱。事實上，核管理委員會已經表明，沸水反應堆中反應堆堆芯周圍的不鏽鋼會隨著時間的推移而退化。焊縫或接頭處也會形成裂縫。
當然，不僅僅是老舊的通用電氣沸水反應堆在老化。西屋公司設計的壓水反應堆——例如那些採用加壓水和熱交換器來發電的反應堆，與沸水反應堆不同——也面臨著類似的挑戰。在 20 世紀 90 年代，新澤西州塞勒姆核電站的兩座壓水反應堆因洩漏、反應堆控制系統故障、維護不善和其他嚴重問題而關閉了兩年。
此外，零件也會失效：在 20 世紀 70 年代和 80 年代，核電站因建造中使用的故障合金——Inconel 600——而遭受了蒸汽管爆裂的浪潮。補丁將關鍵部件固定在一起，但最終，必須更換整個蒸汽發生器。從佛蒙特州到伊利諾伊州的反應堆，洩漏已將放射性氫——氚——釋放到環境中。
然後是人為因素：三哩島事故因操作員將冷卻水不足誤讀為反應堆中水過多而變得更糟。並且，在 1990 年，佐治亞州的沃格特勒核電站失去了所有外部供電——就像福島第一核電站的反應堆一樣——當一輛卡車倒車撞到輸電線路並且備用柴油發電機發生故障時，迫使其依靠其最後的電源：具有八小時壽命的電池。
近年來，美國經歷了大量“險些失誤”：2002 年，俄亥俄州戴維斯-貝塞核電站與熔燬之間只隔著一層 0.48 釐米厚的不鏽鋼襯裡。僅在 2010 年，核管理委員會就對美國核電站發生的 14 起與安全相關的問題展開了調查。憂思科學家聯盟的核工程師大衛·洛克鮑姆（David Lochbaum）在一份審查2010 年記錄的報告中寫道：“許多重大事件的發生是因為反應堆所有者，通常還有核管理委員會，容忍已知的安全問題。”根據洛克鮑姆的說法，核管理委員會忽視了一些安全問題，例如自 1993 年以來紐約州印第安角核電站的乏燃料池襯裡洩漏。“核管理委員會允許該反應堆繼續在裝置無法執行其唯一安全功能的情況下執行，這使居住在印第安角周圍的人們面臨更高的不必要風險，”洛克鮑姆寫道。
核工業當然有忽視潛在問題直到它們變得至關重要的歷史。自 1972 年以來，福島第一核電站（以及牡蠣溪和佛蒙特揚基核電站）沸水反應堆安全系統的缺陷就已為人所知。Inconel 600 在壓力下開裂的可能性早在 20 世紀 50 年代就已確定。核管理委員會督察長的一份新報告指出，核電站運營商一直未能報告裝置缺陷。美國國家科學院在 2006 年建議，過度擁擠乏燃料池以儲存乏核燃料棒的做法——這已導致福島第一核電站發生火災和爆炸，而福島第一核電站儲存的乏燃料遠少於典型的美國核電站——可能被證明是危險的。
這個問題持續增長，因為除了這種燃料池或大型乾式桶外，仍然沒有其他地方可以儲存乏核燃料棒——兩者都位於核設施場所內。然而，自 2000 年以來，美國一半以上的核反應堆機組都獲得了 20 年的執行延期，在其乏燃料冷卻池中堆放了更多（熱的和放射性的）熱核燃料棒。
無論是否延期，美國目前執行的所有核電站很可能將在 2050 年之前退役。然而，更換它們可能比延長其使用壽命更困難。僅僅以舊換新就需要未來 40 年內每六個月開工建設一座新反應堆。目前，美國正在建設四座新的反應堆——另有 16 座反應堆的申請正在審批中。
這就是為什麼美國能源部、核管理委員會和核工業目前正在評估第一代電站是否可以再執行 20 年——從而將特定反應堆的壽命延長至80 年。“核管理委員會正在全面參與正在進行的研究，以審查考慮將反應堆執行壽命延長‘第二次’延期在技術上是否可行，”伯內爾說。“此事尚未決定。”
編者注：大衛·比埃洛是今年 4 月 PBS 即將推出的一系列節目的主持人，節目名為“超越電燈開關”。該系列節目由底特律公共電視臺製作，將探討電力使用和生產方式的轉變如何影響環境、國家安全和經濟。