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福岛核事故过去 6 年后,机器人终于找到了铀燃料

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福岛第一核电站电 — 4 名工程师弯着腰在一排显示器前工作,其中一位正操作着一个像游戏手柄的装置。他们之前接受了一个月的训练,为接下来要执行的任务做准备:操控一个小型机器,进入被毁坏的福岛核电站的污染核心区域。

之前派出的机器人都失败了,要么被碎片困住,要么因过度辐射导致电路出现故障。但新版本的“Mini-Manbo”,或称为“迷你翻车鱼”,由抗辐射加固材料制成,配备有传感器,从而能够避免接近被海啸吞没的反应堆建筑物中潜在的危险区域。

只有鞋盒大小的 Manbo 利用小螺旋桨在水中实现盘旋和滑行,其方式类似于空中无人机。

经过 3 天的小心航行,Manbo 穿过一座破碎的反应堆建筑,终于到达了严重受损的 3 号反应堆。在那里,机器人传回了一段视频,展示了反应堆底部的一个大洞,以及洞下地面上看起来像凝固了的熔岩团块:这是有史以来人们第一次拍摄到核电站熔化铀燃料的图像。

在日本横须贺进行展示的 Mini-Manbo 是一个配备有抗辐射材料和传感器的水下机器人。不同于以前失败的机器人,它成功绕过了碎片并避免了过度辐射,最终找到了福岛核电站使用过的、高度危险的铀燃料。

3 号反应堆的这个新发现发生在今年 7 月,而今年工程师还成功定位了核电站另外两座核反应堆的燃料。日本官员希望这些进展能够成为这场继切尔诺贝利核事故之后,最严重的核灾难的转折点。

2011 年 3 月 11 日,地震和 50 英尺(约合 15 米)高的海啸致使核电站的冷却系统失效,从而导致福岛核事故的发生。自此,燃料的处理问题就成为了一个持久的谜团。

因为温度过热,6 个反应堆有 3 个熔化了。它们的铀燃料棒像蜡烛一样熔化,熔化的物质滴到反应堆容器的底部,产生的热度足够烧穿钢板,甚至穿透下面的混凝土基底。

在不顾一切的核电站工人(后来被称为“福岛 50 死士”[Fukushima Fifty])向反应堆建筑注水降温前,没有人知道那些熔化的燃料究竟渗透到了哪里。但辐射水平太高,燃料的未来依旧难以预料。

随着政府人员对处理这场事故的信心增加,他们开始对失踪的燃料展开搜寻。科学家和工程师们制造了 Manbo 这类抗辐射机器人以及形似大型 X 射线机器的装置,后者利用一种名为 μ 子(muons)的异域空间粒子来观察核反应堆的内部情况。

现在,工程师表示他们已经找到了燃料,政府人员以及运营核电站的公司也希望能够扭转舆论。这场事故的辐射范围波及日本北部地区,甚至一度危及东京。而六年半之后,政府人员希望能够说服这个充满怀疑的世界,让人们相信这场核电站事故已经摆脱了灾后危机模式,进入了危险相对较小的阶段:灾后清理。

东京电力公司(Tokyo Electric Power Co.,简称Tepco)核能部门总经理 Takahiro Kimoto 说道:“之前,我们还不知道燃料的确切位置,也不知道它们存在的形态。既然我们现在已经看到那些燃料了,那么就能够制定计划来进行恢复工作。”

东京电力公司热衷于将这座核电站描绘成一座大型的工业清理场。大约有 7000 人在这里工作,建设新的储水箱,将放射性废弃物移动到新的处置场地,以及在那些因大型氢气爆炸而被撕裂的反应堆建筑上架设巨大的脚手架。

现在进入核电站比一年前要方便很多。那时访客还需要换上特殊的防护服,如今工人和访客可以穿着便服在最危险区域之外的所有地方走动。

2011 年 3 月 11 日,福岛核电站的 1 号反应堆熔化时,它的顶部被吹走了。

从左到右,依次是 2 号反应堆、1 号反应堆遭受的损坏,以及一个位于楢叶町技术中心的储水罐。该中心位于福岛核电站周围的疏散区,也是测试 Mini-Manbo 的地方。

东京电力公司的一位向导解释说,这是因为工人清除了核电站中央的树木,并通过重新铺路来密封被污染的土壤。

在最近的一次参观中,尽管每个人都必须佩戴检测辐射水平的徽章,行动也仍然受到严格控制,但核电站内的气氛明显轻松了许多。在一座“休息用”的建筑(resting building)里,工人们能够在大型自助餐厅里吃饭,还能在便利店购买零食。

核电站的入口处的警告标志写道:“设施内禁止进行 Pokemon GO 等游戏。”

负责核电站除役工作的东京电力公司子公司发言人 Daisuke Hirose 说:“我们已经完成了残骸清理工作,工厂也在控制之中。现在,我们终于要准备正式关闭核电站了。”

今年 9 月,日本首相办公室为下一个重要阶段制定了一个 2021 年的目标日期——那场灾难的 10 周年纪念日。届时,技术人员至少需要从其中一个被摧毁的反应堆中成功提取熔化的燃料,尽管他们还没有决定好从哪一个开始下手。

日本政府承认,要完成整个核电站的清理工作至少需要三、四十年,耗资数百亿美元。附近已经建造了一所价值 1 亿美元的研究中心,旨在帮助科学家和工程师开发能够进入反应堆并将熔化的燃料挖出来的新一代机器人。

1986 年致命的切尔诺贝利事故发生后,苏联人的处理方式是简单地将烧焦的反应堆埋在混凝土中。但是日本已经承诺要拆除福岛核电站,并净化周围的乡村。这些乡村曾是事故后被疏散的约 16 万居民的家园。

由于核电厂周围的农村和城镇已经得到净化,许多居民已经被允许返回自己的家乡。不过政府人员知道,如果核电站没有被彻底清理,他们很难说服公众这场事故已经真正过去了。

同时,政府人员们也希望开始清理福岛核电站的行为,能够让公众同意他们重新开启日本未受损害的核电站。自那场灾难后,日本的大部分核电站一直处于关闭状态。

为避免再次发生事故,让人们怀疑核电站未得到有效控制,东京电力公司和政府的行动非常谨慎。

“他们行事非常有条理,一些人会觉得太慢了,这是希望能够尽可能地避免任何失误或者意外。”美国忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)核安全项目主任大卫·洛赫鲍姆(David Lochbaum)说道。他与人合著了一本关于福岛核泄漏事件的书。

“他们想要重新赢得信任。他们已经明白信任崩塌的速度要比恢复的速度快得多。”

在楢叶町技术中心的一个储水罐中,工程师们正在测试用来探索损毁的福岛核电站的新设备。

楢叶町技术中心的其它项目。研究与开发主任 Kawatsuma 说:“对于日本的机器人工程师来说,这是一项神圣的使命。”

为了展示这一项目,东京电力公司的 Hirose 带领我进入了未损坏的 5 号反应堆内的建筑,该反应堆的结构与两座被毁的反应堆完全一致。

他指了指狭窄的入口坡道的一处。今年 2 月份时,两个机器人就是在这里被损毁的 2 号反应堆内的碎片困住了,其中一个机器人形似一只蝎子。

工程师们没有办法解救这个蝎形机器人,它的监视屏在电子器件被大剂量的辐射干扰发生故障时就黑屏了。东京电力公司表示,那里的辐射强度高达 70 西弗(1 西弗的辐射强度就足以引发人体产生辐射性疾病)。

紧接着,他将我带到了反应堆下面一个名叫“基座”(pedestal)的地方。

反应堆的底部到处都是巨大的螺栓,这些螺栓是控制杆的接入点。控制杆负责控制正常反应堆中的核反应速度。基座只是一个金属炉栅,下面的混凝土地面清晰可见。

Hirose 说:“过热的燃料会从这里掉下来,在这些炉栅里熔化。”我们必须蹲着,才不至于让头碰到反应堆的底部。反应堆周围的整个区域都是黑暗的,充斥着管道和机械部件。

Hirose 正在进入未受损的 5 号反应堆。日本政府已经设定了一个 2021 年的目标日期,计划开始从至少一个被摧毁的反应堆中提取熔化的燃料。

为了避免被困住,Manbo 非常小心,花了整整 3 天才到达 3 号反应堆的底部。

为检查其它两个反应堆,工程师们还建造了一个可以穿过残骸的蛇形机器人以及能够穿过大部分物质的 μ 子成像设备。这个成像设备传出的反应堆内部影像非常模糊,还带有幻影。

提取熔化燃料的过程将带来一系列特别的技术挑战和风险。

在楢叶町远程技术开发中心(Naraha Remote Technology Development Center)内,工程师们正在研发新型的抗辐射机器人。该中心包含一个飞机库大小的建筑物,可容纳与核电站等尺寸的实物模型,以及一间用于模拟反应堆建筑内部结构和已知残骸位置的虚拟现实室。

该中心研发主管 Shinji Kawatsuma 表示:“我从事机器人工程已有 30 年了,从未遇到过如此困难的挑战。这是日本机器人工程师的神圣使命。”


翻译:熊猫译社 陶佳琪

题图及文内图片版权:Ko Sasaki for The New York Times

© 2017 THE NEW YORK TIMES

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