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安全与风险
当三里岛事故的消息通过电视、报纸传遍全美的时候,拉斯缪森(Norman Rasmussen)教授,时任麻省理工学院(MIT)核工程系的主任,心情是相当复杂的:一方面,作为核工业的一份子,当然不愿意看到发生这样严重的事故;另一方面,他惊讶地发现,发生于三里岛核电厂的事故情景,恰好被自己牵头的一个反应堆安全研究项目言中了。
最关键的是,这个项目的研究成果刚刚被客户“枪毙”了。为此郁闷不已的拉斯缪森,隐隐地预感到自己以及那个项目的命运,将发生根本性的扭转。
事情的来龙去脉,还得从一个叫作“风险”的术语说起。
众所周知,真实的世界里,不存在绝对安全的系统或活动,安全是个相对而非绝对的概念。严格意义上而言,生活中的不安全因素无处不在,人们吃饭、走路、驾车、运动等活动,均存在一定的危险性;但人类不会因噎废食、惧而止步,原因在于我们能够控制不安全因素而接受这种相对的安全。另外,安全是个动态而非静态的概念,受经济社会发展、技术水平、认识程度等的影响,某一时期某一阶段被人们认为安全的活动,到另一时期另一阶段可能就被视为不安全了,譬如在今天已成汽车标准配备的安全带和安全气囊,在汽车发明之初可都是没有的。
正是由于安全的相对性和动态性特征,为衡量一个活动或一件事情的安全程度,需要确定一个尺度。关于这个衡量的尺度,人们见仁见智,甚至差别很大,可谓云泥殊路。在科学技术领域,绝大多数人赞同使用“风险”的概念来衡量安全性。所谓风险,是指遭受伤害或损失的可能性。如果一个伤害或损失实实在在地发生了,就不叫风险而是不利后果了,比如死亡、受伤、损失等等。换句话说,风险的根本属性,在于不确定性。事实上,风险每天都伴随着人们的生活,追求零风险是不切实际,也是无法实现的,人们所能做的只是合理地降低风险。从这个角度而言,安全工作的核心,在于控制风险而不是消除风险。
当人们谈论风险时,其实包含两层意思:第一层是可能性,也就是某个事件发生的概率;第二层是事件所致的伤害或损失。因此,要控制某活动可能带来的风险,可以从两个方面入手:要么降低事件发生的概率,要么减小事件带来的后果。前者即我们通常说的事故预防的范畴,后者则属于后果缓解的范畴。
风险控制示意图
如果再以前面说的汽车为例,细想一下会发现,我们在驾车过程中其实已经采取了很多的风险控制措施,比如遵守交通规则、系好安全带等。
汽车使用中的风险控制示例
很显然,由于风险的不确定性,人们常说的安全目标,也就是可接受的风险,是综合了技术、经济、环境等各种因素后权衡的结果。也就是说,可接受风险不是一个单纯的技术概念。当我们说某个核设施给公众提供了足够的安全防护时,是指产生的风险可接受或没有引起过度的风险,而非指零风险。
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法默曲线
第一次提出定量化风险概念的,是一个英国人。
1960年代中期,美国及欧洲核电进入大发展时期,在人口稠密、地方狭小的欧洲,厂址的选择成为一个棘手的问题。在此之前,关于核电厂选址的要求,都是原则性的,比如“远离城镇至少50公里以上”,在现实中操作性不强,迫切需要制定定量的安全准则,作为厂址选择的依据。
1967年,在国际原子能机构举办的一个学术会议上,来自英国原子能机构的安全专家法墨(Reg Farmer)发表了一篇题为《选址准则的新方法》的论文,首次提出用概率的方法确定厂址的大小。他认为,把事故人为地分成可信与不可信是不合逻辑的,单单分析最大可信事故(如美国联邦法规10 CFR 100《反应堆选址准则》中所要求的那样)是不完整的,而需要考虑整个事故谱,包括那些后果更小、但发生概率更高的事件。
在论文中,他提出了一个被后人称之为“法墨曲线”的著名理论。该曲线规定了各种事故后果(以碘-131释放量作为事故后果的度量)所允许的发生概率,随着后果的增加,允许的事故发生概率应该降低;若某一特定后果的概率保持在曲线以下,则对公众的风险是可接受的,反之,若概率在曲线上方,则风险应视为不可接受。
法墨曲线再现示意图
同时,法墨也认识到,公众可能更容易接受发生概率较高而后果相对小的事故,而不容易接受发生概率很低而后果很大的事故,哪怕两起事故中概率与后果的乘积相等。为此,后果严重的事故应该产生更低的整体社会风险,才能为人们所接受。法墨以释放103Ci的碘-131对应的事故发生概率10-3所得出的风险值1为基准,若事故所致的碘释放量为106Ci,对应的发生概率为10-6,两者风险相等;但更易为公众接受的结果,应是106Ci碘释放量对应于10-8的发生概率,即风险为10-2而不是1,如图中那条斜率为-1.5更陡峭的线。而曲线上方变得更为平坦,是为了把较小后果事故(10Ci的碘释放量)的最高发生概率,限制在10-2以下。
1969年,一个叫作斯塔尔(Chauncey Starr)的核能专家,也就是美国电力研究院(EPRI)的创始人,在《科学》杂志上发表论文《社会收益与技术风险》,对风险的感知以及法墨的观点进行了深入的阐述。
斯塔尔
后来的事实证明,法墨关于公众对风险偏好的观点是正确而有远见的,很好地解释了公众更容易接受交通意外等总体风险偏高的活动,而不愿意接受核电行业相对风险很低的结论。今天,这个属于社会心理学范畴的问题,变成了向公众解释核电安全性的一道难题。
以现在的标准衡量,法墨曲线无疑是粗糙的:只考虑了挥发性放射性核素的释放,也没有对事故序列谱进行详细分析,无法给出核电厂事故风险的具体数值。然而,法墨曲线却是一个重要的节点,阐明了社会对一项新技术风险的可接受程度,奠定了核电厂风险定量化的基础。
很快,历史的接力棒,阴差阳错地交到了拉斯缪森教授的手中。
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阴差阳错
1960年代末的时候,美国的核电发展进入一个非常奇怪的阶段:一方面,各电力公司纷纷布局核电业务,核电供应商接到的订单大幅增加;另一方面,公众的质疑声却与日俱增,担心核电厂的安全以及辐射照射危害。在此起彼伏的质疑声中,尤其以应急堆芯冷却系统的有效性问题最为典型,在美国掀起了一股全民参与核电安全的大辩论。
1971年初,在应急堆芯冷却系统的争议接近尾声之际,国会原子能联合委员会主席帕斯托雷(John Pastore)给原委会主席写信,要求对反应堆安全进行综合评估。在此之前,为了促进核能开发,原委会的官员一直向公众宣传核电的安全性,声称反应堆发生严重事故的可能性是极其低的,但一直缺乏被大家普遍接受的风险评估方法和定量的数据来证明这一点。
帕斯托雷
为了回应帕斯托雷的关切,以及有效应对公众对核安全的质疑,原委会决定开展一个大型的研究项目,评估超设计基准事故的可能性及潜在的后果:什么事故能导致明显的堆芯损坏和安全壳破裂?事故发生的可能性有多大?它们带来的健康和经济后果是多少?
由于研究项目被寄予厚望,也为了显示客观、公正的立场,原委会决定从组织外寻找一个富有声望的专家来领衔。一开始,他们找的是MIT的本尼迪克特(Mason Benedict)。本尼迪克特教授在核工业界大名鼎鼎,作为一名化学家,在二战时参与过曼哈顿工程,在1958-1968年间担任原委会反应堆安全咨询委员会的主席;而且,由于在核能领域的突出贡献,刚刚获得费米奖。面对原委会抛出的“橄榄枝”,他犹豫再三,最后以手头工作太忙为由拒绝了,并推荐了自己在核工程系的同事拉斯缪森教授。
本尼迪克特
1956年在MIT博士毕业后,拉斯缪森留校任教,并在放射性中心进行实验研究。1958年,MIT的第一个研究堆建成,同年本尼迪克特教授创立核工程系,拉斯缪森获邀加入并担任助理教授。在这个研究堆上,他开展伽马射线的光谱分析研究,来测定物质中的核素组分。后来,国际原子能机构将他的研究技术应用在核武器扩散研究项目中。当原委会找上门时,他正沉浸于概率和统计技术,并小有建树。
拉斯缪森
1972年夏天,一个名为“反应堆安全研究”的项目正式启动。项目由拉斯缪森教授牵头,原委会研究司副司长莱文(Saul Levine)担任合作联络人,组成了一个约60人的研究团队,前后历时近3年,耗资400万美元。研究团队里的科学家和工程师,分别来自国家实验室、工业界、原委会和大学,一些是反应堆安全系统方面的专家,另一些是风险评估专家,还有一些是模拟放射性在环境中释放及辐射健康效应的后果评价专家。
莱文
当时的拉斯缪森及其团队成员,不会料到,他们后来的个人毁誉会与这个项目紧紧捆在一起。