任务第一天,太阳鱼机器人的大部分时间都在侦察。安全壳内的损毁比预期的更严重,地板上满是卵石大小、无法辨认的碎片,残损的设备散落在各处。但是没有核燃料的痕迹,经过8个小时的搜寻,松崎健二团队把太阳鱼拉回了水面。第二天,他们休息了一天,并借机讨论他们的发现,以及制定下一步计划。
第三天早上,操控团队把太阳鱼重新放回水中。这个团队小心翼翼地驾驭着它,但是时间一长,机器人的强大螺旋桨就会搅起令人目眩的沉淀物,迫使他们只能等到水变清才能继续行动。经过几个小时的探索,随着正午的临近,松崎健二感到越来越紧张。接着,监视器上出现了一些令人吃惊的东西。松崎健二突然指着监视器问道:“那是什么?”
每个人都立即警惕起来,并指着他们屏幕上看到的东西:从反应堆压力容器底部流出像烛蜡一样的东西,看起来像是钟乳石。显然,他们发现了失踪核燃料的第一个迹象。在把机器人拉出来之前,他们在该区域附近操纵着太阳鱼,尽可能多地记录下更多信息。当松崎健二宣布任务完成时,控制室爆发出一片掌声。
▲图7:小太阳鱼机器人项目的首席科学家松崎健二
福岛第一核电站占地约348公顷,到目前为止,其大部分区域比你想象的要安全得多。核电站中大部分地区已经被净化到不再需要穿全身防护服的地步。负责清理这个地方的5000多名工人砍下了数百棵樱花树,曾经长满青草的开阔地带表面土层被清理走厚厚一层,许多建筑的清理已经完毕。他们还用粘土覆盖了附近海岸的海底,借以封住灾难后渗入泥中的铯。他们使用一种巨大的、专门建造的燃料处理机器,从4号反应堆中取出了数百个乏铀燃料棒。这个反应堆在爆炸中受损,但堆芯没有熔化。
不过,去年12月份,当记者与东京电力公司的美国顾问莱克·巴雷特(Lake Barrett)共同前往那里时,他们不得不戴上手套、安全眼镜、医用口罩,穿上三双袜子,在鞋子外层套上塑料靴,并随身携带个人辐射探测器,然后才被允许进入该设施。现年72岁的巴雷特身材高大,身体健康,精力充沛。当巴雷特最初听到关于这场灾难的新闻报道时,他称自己并没有想太多,毕竟围绕这样的事情总是有很多炒作。?
可是随后,他看到了一号核反应堆爆炸的画面。他喊道:“天啊,我知道那是什么。”当寻求帮助的电话打来时,他没有任何犹豫。他说:“这对我个人来说,日本是唯一在三里岛事件中帮助过我们的国家,这是我们欠日本的。”
▲图8:在福岛核电站内,每座蓝塔都装有100个个人辐射探测器。
一座曾长满花草的小山顶现在被混凝土包裹着,巴雷特等人调查了三幢堆芯融化的反应堆大楼,它们的轮廓在冬季的天空和后面的太平洋中被勾勒出来。远程操作的、橙白相间的起重机就像虔诚的金属长颈鹿那样俯身在它们上方。这些反应堆大楼是事故区的绝对核心,机器人必须穿透它们的放射性区域。
每栋反应堆大楼都构成了一个独特的挑战,它们的辐射水平和类型都不相同,比如淹没它们地基的水的深度。当然,每栋大楼的中心都有许多融化的核燃料,它们正以不同的方式流向不同的地方。在距离这三座反应堆不到800米远的地方,还有另外三座反应堆,其中之一是在海啸袭来时被关闭进行定期维护的反应堆。由于它基本上毫发无损,且与受损的反应堆结构完全相同,为此东京电力公司的工程师使用它来制定机器人任务。里面是个令人困惑的机器、管道、电缆和人行道迷宫,巴雷特叹道:“你可以看到在这里运行机器人有多难!”
在通往安全壳的道路上前进时,巴雷特指着容器壁上的圆形开口称:“这就像太阳鱼进入的地方一样。”巴雷特进入安全壳,穿过狭窄的通道进入反应堆压力容器下面的一个舱室,控制棒组件就固定在反应堆容器的底部,人们必须蹲伏身体以免撞到头。巴雷特指出了关键区域和组件,帮助人们了解目前每个堆芯熔化的核反应堆的理论状态。他说:“没有人知道熔岩是否形成了整齐的垂直堆,或者在横向流动。炽热的熔融燃料可能落入水中,导致蒸汽爆炸,这将使它无处不在。”
至少在三号核反应堆是如此,多亏了太阳鱼的帮助,东京电力公司对有些事情已经相当确定。太阳鱼所拍摄的照片显示,反应堆容器底部的控制杆机构已经解体。熔化的燃料与熔化的金属混合,从它们留下的开口向下滴落,并形成了我们在视频中看到的“钟乳石”。这种类似熔岩的混合物在反应堆压力容器和用于插入控制棒的冰箱大小的机器上燃烧,其有些液体滴到安全壳的底部。安全壳的墙壁上似乎也有大量的燃料。
▲图9:每个反应堆都由三个容器组成,就像俄罗斯套娃那样的结构,里面是关键核设施。1.反应堆大楼:大型混凝土和钢筋结构,作为防止辐射泄漏到外界的最后一道防线。2.主安全壳:由钢筋和混凝土制成的密闭外壳。3.反应堆压力容器:装有铀燃料的厚钢容器,这些燃料为核反应堆提供动力。4.控制棒驱动:利用细棒加速或减缓核裂变反应的机械系统,燃料棒的工作原理是吸收引起连锁反应的杂散中子。5.基座:支撑反应堆的圆形混凝土结构。从内部,工人可以进入控制棒驱动系统中。
不过,这里这里仍然留下了很多未知的东西。巴雷特问道:“在太阳鱼任务结束的时候,我们从中学到了多少?这只是一小步,而不是一次飞跃。我们越来越近目标,但我们还有很长的路要走。”东京电力公司继续努力侦查反应堆内部情况。今年1月份,一个机器人探测器利用长杆上安装的遥控摄像头,第一次在二号核反应堆中发现了融化的核燃料。
也许太阳鱼机器人会接受另一项任务,尽管它不会是在三号核反应堆中发现燃料的机器人。尽管它毫发无损地完成了探测任务,但其本身可能吸收了危险水平的无线电活动。东京电力公司的工程师将其密封在一个钢桶中,并将其与核电站现场的其他放射性废料进行混合处理。由于太阳鱼的发现是有限的、不确定的,它只会帮助加强探索。工程师们已经开始思考如何构建下一代机器人,它们必须帮助完成最复杂的任务,即移除熔化的燃料。
这些下一代机器人面临的第一个挑战是,如何使机器人能够达到它们的目标。巴雷特表示:“这些狭窄的空间里装满了重达数吨的巨大设备。你必须把它们切成小块,然后把它们拉出来。”目前比较受欢迎的一个想法是建造长达6米的巨大机器人手臂,它将通过轨道进入反应堆大楼,然后进入反应堆压力容器,并把燃料收集起来。另一种方法是为冰箱大小的机器人安装拖拉机履带,并配备切割和抓取工具来清理碎片。第二个机器人会把碎屑装进容器、封好,然后放在传送带上送出来。
这两种方法都需要数年才能见效,或者两者都可能失败。东京电力公司已将2021年定为开始清除燃料碎片的目标年,那么整个福岛的清理工作需要多长时间?国际核退役研究机构高级经理Naoaki Okuzumi说:“这是个好问题,但没有人知道答案。在人类历史上,我们还从未有过这样的经历。政府认为需要30到40年,我认为这是乐观的估计。”