寧邊5 MWe石墨堆核事故跨國緊急情況分析

于 紅，劉 汀，程詩思，李 蘭

(中國核動力研究設(shè)計院 核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)重點實驗室，成都 610213)

朝鮮寧邊地區(qū)有1座正在運行的5 MWe石墨反應(yīng)堆(以下稱為“寧邊5 MWe石墨堆”)。雖然不少學(xué)者認(rèn)為由于獲取信息困難，我國想要針對寧邊5 MWe石墨堆核事故所致應(yīng)急照射情況作出準(zhǔn)確的應(yīng)急準(zhǔn)備既不可能、也不可行，但本文仍試圖通過有限信息對寧邊5 MWe石墨堆核事故跨國緊急情況進(jìn)行分析并根據(jù)分析結(jié)果給出我國應(yīng)急準(zhǔn)備建議，至少可以緩解寧邊5 MWe石墨堆發(fā)生核事故時我國對其跨國緊急情況開展應(yīng)急處置的緊迫性。

1 寧邊5 MWe石墨堆概況

朝鮮位于東亞朝鮮半島北部，西臨黃海、東臨日本海，北部與我國和俄羅斯接壤、南部與韓國接壤。朝鮮寧邊地區(qū)位于朝鮮首都平壤以北約90 km處，與我國遼寧省丹東市隔江相望，距中朝邊境約110 km[1-2]。

朝鮮寧邊地區(qū)共建有以下4座核設(shè)施[3-6]：

(1)1座0.1 MWt臨界裝置，20世紀(jì)60年代由前蘇聯(lián)提供。

(2)1座8 MWt反應(yīng)堆，最初是20世紀(jì)60年代由前蘇聯(lián)援建的1座2 MWt IRT-2000型反應(yīng)堆，1974年朝鮮憑借自己能力對其進(jìn)行改建并將功率提高至4 MWt，后又再次改建并最終將功率提高至8 MWt。

(3)1座5 MWe石墨堆，由朝鮮自行設(shè)計，1979年開始建造，1985年8月首次達(dá)臨界，1986年1月投入運行。

(4)1座50 MWe石墨堆，由朝鮮自行設(shè)計，1984年開始建造，后于20世紀(jì)90年代停建。

由于寧邊5 MWe石墨堆是朝鮮目前唯一一座正在運行的反應(yīng)堆，因此本文對其進(jìn)行了分析。

寧邊核設(shè)施地理位置圖如圖1所示。寧邊5 MWe石墨堆位于朝鮮首都平壤以北約130 km處，是朝鮮在寧邊地區(qū)建造的第一座自行設(shè)計的反應(yīng)堆，朝鮮稱其為“實驗核電站”[3]。關(guān)于寧邊5 MWe石墨堆的信息非常有限，主要來自美國的衛(wèi)星圖片和資料[1]，目前能獲得的對寧邊5 MWe石墨堆核事故跨國緊急情況分析有用的信息僅是寧邊5 MWe石墨堆是一座石墨慢化、重水冷卻[7]、功率5 MWe(約20 MWt[8])的反應(yīng)堆。雖然有用信息極其有限，但由于堆芯功率是對核設(shè)施核事故緊急情況做出應(yīng)急準(zhǔn)備的首要關(guān)鍵要素，因此本文主要基于堆芯功率對寧邊5 MWe石墨堆核事故所致應(yīng)急照射情況下我國的應(yīng)急準(zhǔn)備進(jìn)行分析。

圖1 寧邊核設(shè)施地理位置圖

2 寧邊5 MWe石墨堆跨國緊急情況分析

跨國緊急情況是指對不止一個國家有放射性意義的實際的、可能的或察覺到的核或放射緊急情況，包括顯著的放射性材料跨境釋放，即：可能導(dǎo)致國界以外劑量或污染水平超過防護(hù)行動和其他響應(yīng)行動通用準(zhǔn)則(包括食品限制和貿(mào)易限制)的放射性材料環(huán)境釋放[9]。

2.1 國際應(yīng)急計劃區(qū)和距離分析

國際原子能結(jié)構(gòu)(IAEA)將應(yīng)急準(zhǔn)備分為以下5種類別[10]：

(1)類別Ⅰ：核電廠等設(shè)施。

(2)類別Ⅱ：研究堆、核動力推進(jìn)船舶或潛艇等設(shè)施。

(3)類別Ⅲ：工業(yè)輻照、醫(yī)院等設(shè)施。

(4)類別Ⅳ：核或放射性材料運輸、危險源盜竊等活動和行為。

(5)類別Ⅴ：一個國家在另一個國家類別Ⅰ和類別Ⅱ設(shè)施應(yīng)急計劃區(qū)(EPZ)和應(yīng)急計劃距離(EPD)內(nèi)的區(qū)域。

對于應(yīng)急準(zhǔn)備類別Ⅰ和類別Ⅱ，IAEA給出了與功率相關(guān)的EPZ和EPD最大半徑建議，列于表1。

表1 IAEA建議的EPZ和EPD最大半徑

從上述應(yīng)急準(zhǔn)備分類可以看出：

(1)對于朝鮮，對寧邊5 MWe石墨堆的應(yīng)急準(zhǔn)備是類別Ⅱ；

(2)對于我國，對寧邊5 MWe石墨堆的應(yīng)急準(zhǔn)備是類別Ⅴ，但需要確定是否有我國領(lǐng)土在寧邊5 MWe石墨堆EPZ和EPD內(nèi)。

寧邊5 MWe石墨堆堆芯熱功率約為20 MWt，根據(jù)表1，屬于類別Ⅱ的“10≤功率<100”情況，EPZ最大半徑為5 km、EPD最大半徑為50 km。我國與寧邊5 MWe石墨堆直線距離大于110 km，可見，我國領(lǐng)土不太可能在寧邊5 MWe石墨堆EPZ和EPD內(nèi)。

2.2 切爾諾貝利核事故實踐分析

雖然寧邊5 MWe石墨堆是朝鮮自行設(shè)計的反應(yīng)堆，但朝鮮全面接觸和獲得核知識與核技術(shù)主要來自前蘇聯(lián)的援助[3]。

1986年，烏克蘭境內(nèi)的Chernobyl-4發(fā)生了世界首例7級核事故，也是迄今為止場外放射性后果最嚴(yán)重的核事故。Chernobyl-4堆芯采用UO2燃料，包殼用鋯管制成，壓力管之間以石墨為慢化劑，沸騰輕水為冷卻劑。Chernobyl-4核事故屬于反應(yīng)性引入事故，從1986年4月26日事故發(fā)生到5月6日放射性材料釋放基本結(jié)束這段時間(事故早期)[13]：

(1)發(fā)生了重大放射性材料(氣體、已凝結(jié)氣溶膠、燃料粒子)環(huán)境釋放，總釋放量約14 000 PBq(1 PBq=1015Bq)。主要放射性核素環(huán)境釋放當(dāng)量大致上比大氣層核試驗低1個數(shù)量級，比福島核事故高1個數(shù)量級。

(2)反應(yīng)堆周圍風(fēng)向經(jīng)常改變，使得放射性材料沉積在反應(yīng)堆周圍幾乎所有地區(qū)。其中，24%在烏克蘭、35%在俄羅斯、40%在白俄羅斯。這段時間的放射性材料羽流分布，如圖2所示。

圖2 Chernobyl-4核事故早期放射性材料羽流分布

(3)前蘇聯(lián)(烏克蘭、俄羅斯、白俄羅斯)采取了撤離、服碘、農(nóng)業(yè)對策等應(yīng)急響應(yīng)行動。其中：①撤離：距反應(yīng)堆30 km范圍內(nèi)居民、30 km范圍附近高污染區(qū)域居民、較遠(yuǎn)距離高水平Cs-137沉積區(qū)域居民；②服碘：普里皮亞季居民(事故后立即)、60%～70%的當(dāng)?shù)鼐用?事故后1.5 d內(nèi))、到達(dá)切爾諾貝利現(xiàn)場的善后工作人員(事故后最初幾周)；③農(nóng)業(yè)對策：確保食品中放射性核素活度水平低于行動水平，即：30 km范圍內(nèi)的50 000頭牛、13 000頭豬、3 300頭羊、700匹馬隨居民撤離，剩余牲畜宰殺和掩埋。

(4)除前蘇聯(lián)以外，一些歐洲國家也在國際框架下采取了應(yīng)急響應(yīng)行動。其中：①波蘭：兒童服碘；②瑞典：進(jìn)口和國產(chǎn)食品I-131和Cs-137控制、牧場牧?？刂疲褂孟滤勰嘧鳛橥寥婪柿舷拗?，不食用新鮮綠葉蔬菜和清洗其他新鮮蔬菜建議、深耕建議、更高切割水平收割牧草建議；③挪威：作物收割后野外監(jiān)測，丟棄和翻埋高放射性Cs活度水平作物，禁用高放射性活度水平飼料；④奧地利：禁用新鮮牧草喂牛；⑤英國：山地羊轉(zhuǎn)移和宰殺限制，山地地區(qū)比賽活動規(guī)范建議。

可見，如果根據(jù)當(dāng)前的IAEA應(yīng)急準(zhǔn)備分類以及EPZ和EPD最大半徑建議，沒有領(lǐng)土在Chernobyl-4撤離區(qū)(IAEA建議的EPZ最大半徑上限)內(nèi)的受影響國家(除波蘭以外)對Chernobyl-4核事故的應(yīng)急響應(yīng)都僅是采取關(guān)于農(nóng)業(yè)對策的應(yīng)急響應(yīng)行動。

2.3 我國對寧邊5 MWe石墨堆的應(yīng)急準(zhǔn)備

從上述分析可以看出，無論是國際應(yīng)急計劃區(qū)和距離分析還是切爾諾貝利核事故跨國緊急情況實踐分析都得到了相同的結(jié)論，即：如果寧邊5 MWe石墨堆發(fā)生核事故，我國都僅需要采取相關(guān)食品、牛奶和飲水限制，食物鏈和供水系統(tǒng)相關(guān)限制，食品以外相關(guān)商品限制的應(yīng)急響應(yīng)行動做出準(zhǔn)備。并且，這些應(yīng)急響應(yīng)行動可以參照我國關(guān)于食入應(yīng)急計劃區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)備，其中，對環(huán)境以及食品、牛奶和飲水采取監(jiān)測行動可能是必要的。

另外，如果寧邊5 MWe石墨堆發(fā)生核事故，我國既可能是受影響國家，也可能是通報國，即：有責(zé)任向可能受影響國家和IAEA通報對其他國家有放射性意義的實際的、可能的或察覺到的事件的國家。因此，如果寧邊5 MWe石墨堆發(fā)生核事故，我國還需要在IAEA框架下對受影響國家和通報國責(zé)任內(nèi)關(guān)于通報、信息傳遞、公眾交流的應(yīng)急響應(yīng)行動做出準(zhǔn)備。并且，這些應(yīng)急響應(yīng)行動可以按照我國國務(wù)院公報《核事故輻射影響越境應(yīng)急管理規(guī)定》進(jìn)行準(zhǔn)備。

3 結(jié)論

本文基于有限信息，從國際應(yīng)急計劃區(qū)和距離、切爾諾貝利核事故跨國應(yīng)急實踐兩方面分析了寧邊5 MWe石墨堆核事故跨國緊急情況，得到了以下結(jié)論：

(1)我國領(lǐng)土不太可能在寧邊5 MWe石墨堆應(yīng)急計劃區(qū)和距離內(nèi)。

(2)我國對寧邊5 MWe石墨堆跨國應(yīng)急準(zhǔn)備的重點是對當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)食品、牛奶和飲水限制，相關(guān)食物鏈和供水系統(tǒng)限制，食品以外相關(guān)商品限制及相應(yīng)監(jiān)測的應(yīng)急響應(yīng)行動作出準(zhǔn)備，同時在國際框架下對通報、信息傳遞、公眾交流的應(yīng)急響應(yīng)行動作出準(zhǔn)備。