世界重大核電事故原因分析

張愛文

摘 要：核能屬清潔能源，因而被廣泛使用，其典型代表就是核電站。核能不同于其它能源，因核原料具有放射性，因此核電事故不僅會造成直接經(jīng)濟損失還會威脅附近居民健康，造成人民的恐慌，故而影響到核電的進(jìn)一步發(fā)展，本文通過對歷史上三起重大核電事故的整理、分析，探討造成核電事故的主要原因。

關(guān)鍵詞：核電事故原因；重大核電事故；輻射危害

核電站通過對核原料進(jìn)行可控制的裂變釋放熱量來制造高溫、高壓的蒸汽，從而推動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)展核電的優(yōu)點有以下方面。

（1）核原料雖然體積小但蘊含的能量卻很大，2400噸標(biāo)準(zhǔn)煤所放出的能量僅需1000克鈾裂變即可得到。

（2）核能是清潔能源且屬于不常用能源，開采成本不易受國際經(jīng)濟形勢的影響。

（3）核電基本不會對附近環(huán)境排放有害物質(zhì)，不會促進(jìn)溫室效應(yīng)的加重。反應(yīng)堆外面有多層保障，基本不會排放對環(huán)境有害的物質(zhì)，對外放射性污染一年的量相當(dāng)于做一次X光透視所受到的照射量。

雖然核能總體利大于弊，但我們也要趨利避害，將核危害降到最低，因為核電一但出現(xiàn)重大事故其影響遠(yuǎn)比普通電站大，除了會造成直接經(jīng)濟損失，附近居民將會面臨不同程度的核輻射威脅。

接下來通過對迄今為止的三起重大核電事故分別分析從而總結(jié)引起這些事故的重點因素。

1 美國三里島核電事故

1979年3月28日4時，美國三里島核電站由于操作判斷失誤及機械故障發(fā)生5級核電事故。

事故經(jīng)過：1979年3月28日4時，三里島核電站2#機組反應(yīng)堆的二次回路循環(huán)水泵發(fā)生機械故障溫度升高，該回路冷卻系統(tǒng)自動運行，由于先前工作人員檢修后未能將冷卻系統(tǒng)的出口閥門打開，導(dǎo)致二次回路冷卻失效。堆內(nèi)溫度、壓力上升至危險限值，反應(yīng)堆自動停止運行，并開啟泄壓閥進(jìn)行泄壓，堆內(nèi)壓力恢復(fù)正常后，泄壓閥因為機械故障沒有自動歸位，導(dǎo)致堆內(nèi)冷卻劑持續(xù)流出，反應(yīng)堆內(nèi)壓力下降到正常水平以下，應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)自動投入進(jìn)行挽救，操作人員在不知道泄壓閥沒有正常歸位的情況下，認(rèn)為該系統(tǒng)的投入運行是多余的操作，便將其關(guān)閉，終止了向堆芯注水的操作。設(shè)備故障及操作管理失誤致使堆芯溫度短時間內(nèi)過高，46%燃料棒外殼鎬及鈾燃料熔化，堆芯嚴(yán)重熔毀。

事故處理：及時地應(yīng)對避免了氫氣爆炸；核電事故進(jìn)展信息上報及時，5小時后白宮得到最新進(jìn)展并發(fā)出指令，7小時后大部分人員撤出事故電站；5英里以內(nèi)兒童和孕婦進(jìn)行疏散轉(zhuǎn)移，10英里以內(nèi)學(xué)校暫時停止上課；2#反應(yīng)堆宣布報廢且清理費用達(dá)10億美元，三里島核電公司共賠償1.3億美元。

事故影響：2#堆堆芯嚴(yán)重熔化；大量放射性物質(zhì)溢出（氪、碘、氙），現(xiàn)場共有3人受到輻射，80公里以內(nèi)居民受到放射性威脅；此次事故導(dǎo)致美國人民反對建設(shè)核電站情緒高漲，民眾紛紛游行，美國因此30年內(nèi)核電止步不前。

事故分析：

（1）前48小時低估了這次核電事故的危險性，而后又?jǐn)U大事故的影響范圍，致使美國人民對核電的發(fā)展信心大減。

（2）缺乏嚴(yán)密的管理邏輯，操作失誤，自控薄弱，報警不力。核事故是人的不安全行為產(chǎn)生的。

（3）1979年年底，美國總理卡特表態(tài)：“核能應(yīng)該作為美國最后的一種可供選擇的能源”。因此，美國在20世紀(jì)后期停建核電；然而21世紀(jì)初美國大量在役核電站延長服役年限，埋下了隱患。

（4）不應(yīng)在人口密集地區(qū)及靠近城市水源的地方修建核電站，從而減小核電事故造成的影響和危害。

2 蘇聯(lián)切爾諾貝利核電事故

1986年4月26日凌晨1時26分，位于蘇聯(lián)烏克蘭境內(nèi)的切爾諾貝利核電站發(fā)生迄今為止事故等級最高的7級核電事故。

事故經(jīng)過：在對4#反應(yīng)堆進(jìn)行安全維護(hù)中，控制反應(yīng)堆檢測人員為了使檢測順利實施，將一部分控制棒插入水中，從而減少蒸汽量和功率，二十分鐘后功率下降，檢測人員又提升控制棒97.2%，僅留下6根，205根控制棒同時裂變，產(chǎn)生大量熱量；同時，控制水泵檢測人員將注水泵關(guān)閉，啟用備用水泵，以減小流量便于測試；兩工作人員同時的截然相反的操作，使反應(yīng)堆溫度、壓力急劇升高，超出正常溫度的百倍，最終超出反應(yīng)堆設(shè)計限值而爆炸。

事故處理：立即組織消防人員進(jìn)行長達(dá)4小時的滅火作業(yè)，有人員當(dāng)場死亡；36小時后居民及職工全部撤離至安全區(qū)域；出動1800架飛機對4#堆空投5千噸放射性吸收物質(zhì)，減小放射性危害；反應(yīng)堆底澆筑混凝土板，上部用混凝土對反應(yīng)堆進(jìn)行全封閉澆筑，隔絕殘余核原料與外界的接觸。

事故影響：反應(yīng)堆堆型為石墨堆型，內(nèi)部全部為可裂變濃縮鈾，爆炸時附近廠房被掀掉；放射性物質(zhì)隨石墨升至大氣平流層，鄰國受到輻射影響；進(jìn)行事故搶救人員有29人死亡，106人患急性放射性疾病（成人輻射照射量按大于0.0671C/Kg計算）；事故地點50公里以內(nèi)11.5萬人全部疏散，2.6千平方公里內(nèi)無人居?。皇鹿拾l(fā)生后15年內(nèi)有6.6萬人患癌癥及其他病癥逝世，受到不同放射性程度損害人員為320萬。

事故分析：

（1）操作人員缺乏安全意識，沒有進(jìn)行協(xié)同操作，隨意性強，因人為失誤的疊加導(dǎo)致反應(yīng)堆的爆炸。

（2）反應(yīng)堆型本身存在缺陷。石墨堆型的使用導(dǎo)致此次核電事故中帶有輻射的大量石墨擴散，應(yīng)更換先進(jìn)堆型。

（3）核電設(shè)計無安全殼，反應(yīng)堆爆炸后放射性物質(zhì)無遮擋而隨大氣環(huán)流自由飛散。

（4）核電站管理人員對核泄漏的嚴(yán)重性缺乏充分認(rèn)識，硬件無閉鎖，軟件無自控。

3 日本福島第一核電站核泄漏事故

2011年3月11日14時46分，福島第一核電站受地質(zhì)災(zāi)害影響發(fā)生7級核泄漏事故。

事故經(jīng)過：2011年3月11日14時46分，日本福島發(fā)生9.0級地震，這次地震引發(fā)了海嘯的發(fā)生，海嘯經(jīng)過福島第一核電站，摧毀了核電站的供電系統(tǒng)，設(shè)備功能失效，反應(yīng)堆內(nèi)無法注水，溫度過高導(dǎo)致燃料棒熔毀，在鎬外殼有氫氣生成，安全殼內(nèi)溫度、壓力過高，各反應(yīng)堆先后于1號12日，2號15日，3號14日，4號16日在廠房內(nèi)發(fā)生氫爆。安全殼有裂縫產(chǎn)生，含放射性物質(zhì)泄露，9千噸低放射性及2萬噸高放射性污水未經(jīng)處理直接傾入海洋，8.65萬噸受放射性污染的水源暫未處理。

事故處理：先是留下50人清理事故現(xiàn)場，隨后又升至180人，清理人員輻射劑量上限放寬至250毫希；30千米以內(nèi)居民全部疏散，20千米以內(nèi)設(shè)為禁區(qū)；反應(yīng)堆發(fā)生氫氣爆炸，應(yīng)急系統(tǒng)電力中斷，首先采用飛機進(jìn)行空中灑水降溫，然后通過高壓消防車從地面進(jìn)行投水冷卻；鋪設(shè)電線恢復(fù)供電系統(tǒng)，啟動冷卻系統(tǒng)；對于未經(jīng)處理流出的含有較高放射性污水進(jìn)行堵截，并采用容器進(jìn)行儲存，部分含有放射性的污水則直接排入海洋，依然有8.65萬噸污水需要處理；擬建防波堤；4個反應(yīng)堆均采用混凝土進(jìn)行全封閉澆筑，三階段長期處置已啟動；日政府暫時停止運營濱岡核電站，防止受到后續(xù)可能發(fā)生的8.0級地震的影響，避免福島第一核電事故的重演。

事故影響：反應(yīng)堆氫爆有11人受傷；共有190人受到不同程度輻射傷害；半徑30公里以內(nèi)人員全部撤離；受災(zāi)地區(qū)土壤、奶制品、菜類、海鮮均檢測到放射性物質(zhì)；燃料棒30%-70%熔毀；泄露輻射量緩慢釋放；近海、深海均受到放射性影響，海洋污染區(qū)5年內(nèi)到達(dá)北美，10年內(nèi)到達(dá)亞洲，30年內(nèi)太平洋將受到放射性的影響；日本政府宣布福島核電站4臺機組已全部報廢。

事故分析：

（1）核電站廠址地面與海平面高度差距太小，且無抵擋臺風(fēng)、海嘯建筑設(shè)施；抗震等級低。

（2）核電站備用供電系統(tǒng)不完善，主供電系統(tǒng)受損備用供電系統(tǒng)無法立即保障供電。

（3）對反應(yīng)堆內(nèi)氫氣的產(chǎn)生及氫爆的限值認(rèn)識不清，沒有吸取切爾諾貝利核電站氫爆的教訓(xùn)，低估了氫爆帶來的后果影響。

（4）事故發(fā)生后由于擔(dān)心海水對設(shè)備的損害，當(dāng)局決策遲緩，過分注重經(jīng)濟利益，延誤了避免氫氣爆炸的最佳時機。

通過對歷史上三起重大核電事故的分析可見，導(dǎo)致核電事故的主要因素有：

（1）操作管理因素。

（2）抗自然災(zāi)害能力不夠。

（3）應(yīng)急系統(tǒng)力度不夠。

在操作管理因素方面，需加強專業(yè)知識技能的培訓(xùn)，樹立安全意識，對于維護(hù)和檢修應(yīng)制定標(biāo)準(zhǔn)化流程，拒絕不安全操作；在抗自然災(zāi)害方面，需根據(jù)建廠所在地可能面臨的潛在威脅進(jìn)行充分的風(fēng)險評估，并修建相應(yīng)的防范設(shè)施；在應(yīng)急系統(tǒng)力度方面，應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)作為防范核事故的第一道屏障和最后一道屏障，而不僅僅是警告，在核電站面臨巨大威脅。例如：堆芯溫度過高而面臨熔化時應(yīng)強制采取挽救措施，此時不應(yīng)再受人為的限制。

而在降低核電事故造成的影響方面應(yīng)從建廠選址和防護(hù)隔離兩方面防范。在建廠選址方面應(yīng)遠(yuǎn)離城市水源避免污染城市用水，遠(yuǎn)離人口密集地區(qū)避免造成大規(guī)模人員傷亡和恐慌；在防護(hù)隔離方面要修建安全殼避免輻射物質(zhì)大量無遮攔外泄，造成更大范圍的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]朱繼洲，單建強.核電廠安全[Z].

[2]俞冀陽，俞爾俊.核電廠事故分析[Z].