求阙新斋分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Jacking 用博客记录成长的历程!

博文

直面核事故,敬畏核安全(二)——切尔诺贝利核事故

已有 6654 次阅读 2014-3-23 03:21 |个人分类:核能科普|系统分类:科普集锦| 科普, 核能, 核事故

直面核事故,敬畏核安全(二)

陈钊 2014-03-22

(二)切尔诺贝利核事故

    切尔诺贝利核事故是核电历史上最为严重的一次核事故,也是人类历史上最为严重的一次工业事故。它的发生有一部分原因是设计缺陷,但最主要的还是人为因素。切尔诺贝利核电站的技术在事故之后被逐步淘汰,目前已全部淘汰,现有的核电站是不能再发生类似的事故了。

                           

                    切尔诺贝利核事故现场         现在切尔诺贝利核电站上的石棺

事故过程

   1986425日,距离乌克兰首府基辅130公里,距离切尔诺贝利18公里的切尔诺贝利核电站4号机组正在进行一次安全试验。261时,工作人员为了达到试验计划的功率,将保证反应堆安全的控制棒提出,所提升的控制棒已经超出了运行规程的限制。尽管如此,试验仍继续进行。为了避免反应堆自动停堆,工作人员还切除了部分事故保护系统。

试验开始后不久,反应堆功率急剧上升,冷却剂温度上升,出现闪蒸现象(即突然蒸发成水蒸气)。冷却剂闪蒸之后,反应堆内空泡增加,具有正空泡系数的石墨沸水堆功率急剧上升(据说是4s内增大了100倍)。所谓的正空泡系数表示的是堆内空泡越多,反应堆功率越大,这也就是这种反应堆的设计缺陷,现在法规要求反应堆的空泡系数必须为负值。这时,工作人员希望把控制棒插到堆芯里,但是由于堆芯功率暴涨,温度急剧上升,导致了控制棒管道变形,控制棒无法插入堆芯。至此,反应堆已经进入了失控状态。

   反应堆进入失控状态,堆芯功率迅速增加,燃料棒开始熔化,堆内蒸汽压力瞬间暴涨,最后导致了一场蒸汽爆炸。蒸汽爆炸破坏了反应堆的顶盖,并把反应堆厂房屋顶炸毁。切尔诺贝利核电站没有设计安全壳,当时对于安全壳的必要性还存在争议,美国人认为需要,苏联人认为不需要。所以,反应堆厂房被炸毁意味着所有放射性全部释放到环境中,这就形成了历史上最严重的放射性物质泄漏事故。这个过程说起来不短,但实际上整个过程只有8分钟,工作人员根本还没有时间进行抢救。

反应堆内的蒸汽爆炸导致厂房损坏,放射性物质直冲云霄,四处飞溅。而更为雪上加霜的是,从反应堆内溅射出来的高温核燃料和石墨与氧气接触,引起了石墨火。火花随着放射性物质溅落到核电站的各个厂房,引起了30多处的大火。即是放射性物质释放,又是大火灾,人类史上最严重的工业事故就这样发生了。

抢险过程

   事故发生后,苏联立即调动60万的抢救大军,分空、陆和地三路封锁核电站的辐射源。抢险的第一步,是终止反应堆内的裂变反应。但是反应堆处于炎炎大火之中,抢险人员根本无法靠近。于是,苏联政府调动了最顶尖的飞行员,驾驶直升机运送士兵,从空中投下沙包和硼酸。沙包用来熄灭火焰,硼酸用来终止裂变反应。在投了2000吨的硼酸和沙包之后,反应堆内的裂变反应终于停止了。但是,这样的抢救方式付出的代价是惨重的。当时在反应堆上方的辐射值已远远超过致命辐射值的,飞行员和士兵在没有任何防护措施的情况下在反应堆上方徒手空投沙包,必然受到了大量的辐射。据报道,在任务完成不久之后,很多士兵就出现了呕吐现象,随后就逐渐有人死亡。

   空中任务只是把大火熄灭,把裂变反应终止,但事故还没有停止。反应堆内的熔化燃料形成了温度极高的熔融物。这些熔融物把地面上的水泥板烧裂,并继续往下侵蚀。而地底下是供应全国的地下水,一旦地下水受到核污染,后果就更加不可控制了。于是,苏联政府派出了一万名旷工和共青团员开始挖地道,他们的任务是挖出一条隧道通到反应堆底部,用水泥把下面填满,以阻止熔融物往下侵蚀。同样的,这些挖隧道的人员也是没有任何防护措施,同样受到了难以计量的辐射剂量。可想而知,其代价同样也是惨重的。

   但更为难以想象的事情还在地面上。反应堆中带有放射性的石墨块被炸得到处都是,这些放射性石墨块必须扔回到反应堆里,以减少放射性的释放。这些工作本来应该是由机器人完成的,但由于现场辐射太高,机器人没过多久就报废了。苏联政府只好派出士兵来完成这个任务。3400多名士兵每45秒换一人,轮番冲上厂房屋顶将石墨扔回反应堆,每人只能铲两铲。当然,这些士兵也是没有任何防护措施的。

   最后,切尔诺贝利核电站终于被一个由水泥浇筑而成的盖子封锁住了。这就像给核电站造一个水泥的棺材一样永久地将其封住,这个水泥盖子也被称为石棺

事故后果

   切尔诺贝利核事故的抢救现场极为惨烈,而事故造成的后果也是极为惨重。据当时苏联科学界估计,烈火中有5~30%的放射性物质化为烟尘随着空气扩散到了欧洲的大部分地区。这一事故释放出来的放射性物质相当于广岛原子弹的400倍,直接受辐射尘污染的面积达20万平方公里。自19862000年间,大约有35万乌克兰、俄罗斯、白俄罗斯等地居民被迫迁出受辐射污染的家园。

当然,把切尔诺贝利核事故与原子弹爆炸直接比较并不适合。与原子弹爆炸产生的致命辐射相比,核事故产生的辐射强度要小得多,释放速度也慢得多,对人体的伤害远没有原子弹那么强烈。在切尔诺贝利核事故抢救现场,约有200多人因为受到高剂量辐射送往医院急救,其中134人患上了急性放射性综合症,有28人因此而死亡。在事故发生后4年,参加第一线抢险的60万军民中,大约有5000多人因为种种原因去世,其中多少死亡与抢救切尔诺贝利核事故有直接关系现在还说不清楚。虽说这个死亡人数不到抢险人员的1%,但这样付出依然是非常惨重的。2006年,也就是事故发生后20年,法国《世界报》报道,当时60万抢险人员,已有10%去世,另有16.5万人成为不同程度的残疾人。

死亡人数的争论

切尔诺贝利核事故长期影响的死亡人数一直是一个争议的话题。受到辐射影响的人口很多,直接被迫迁出距离核电站30公里内的人口大约是35万,在30公里外的数百万人口,虽然无需搬迁,但也是长期生活在核污染区内。这些长期生活在核污染区内的居民的健康受到多少影响,便是争议最大的问题。

为了评估切尔诺贝利核事故的影响,国际原子能机构(IAEA)、世界卫生组织(WHO)、联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)的相关部门联合乌克兰、俄罗斯、白俄罗斯等国家的官方组织组成了一个叫切尔诺贝利论坛(Chernobyl Forum)的机构。该机构组织了一百多位专家学者撰写切尔诺贝利核事故的影响报告,该报告(2006年版本)估计切尔诺贝利事故造成的死亡人数大约是9000人。

然而,这份报告的结论受到了很多反核团体的质疑。绿色和平组织在2006年发表的研究报告称,因为切尔诺贝利核事故而新增的癌症个案总数为27万宗,其中9.3万宗是极为可能致命的。同年,欧洲新兴的环保政党——绿党为了回应切尔诺贝利论坛的报告,集合了一批环保反核的科学家,发表题为《切尔诺贝利的另一报告》的报告。该报告预测因为切尔诺贝利核事故新增的癌症死亡人数在3万到6万之间,是切尔诺贝利论坛报告预测的715倍。

   2011228日,就在福岛核事故发生前不久,联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)发表最新的切尔诺贝利报告,报告内容基本上与切尔诺贝利论坛的报告一致。该报告指出,在134名患上急性放射性综合症的抢险人员中,有28人立即死亡;随后死亡的19人与辐射无关;余下的87名幸存者有一些健康不佳状况(包括2宗白血病及2宗癌症),但都还活着。至于其他数十万的抢险人员,除了可以确定的白血病和白内障发病率高于正常外,没有证据显示辐射对他们的健康有其他负面影响。核事故发生后切尔诺贝利附近居民中新增了6800多宗甲状腺癌,其中有部分是与辐射无关的。在这6800多宗甲状腺癌中,到2005年为止,有15宗死亡。而如果当时前苏联能够积极禁止居民饮用受放射性碘-131污染的牛奶,这些甲状腺癌个案相信是不会发生了。综上所述,目前能够确定切尔诺贝利核事故引起的死亡人数是62名。该报告的最后结论是:切尔诺贝利核事故的后果没有想象中那么严重,劝喻受影响的百姓不要过于恐惧。

   对于报告的可信度,英国著名环保作家蒙比奥特(George Monbiot)表达了自己的观点。他说,联合国原子辐射效应科学委员会(UNSECAR)的性质有如联合国的另一组织——政府间气候变化专业委员会(IPCC),他们的报告都是由各国该专业的顶尖科学家参考上千份科学文献,经过仔细论证而作出的结论,既然环保人士认可IPCC的全球变暖报告,便没有理由对UNSECAR同样严谨的论证报告表示怀疑。

(未完)


作者简介:

陈钊(1987-),男,广东潮州人,中国科学技术大学核科学技术学院博士生,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)核能技术研究所国家公派联合培养博士生,从事先进核能系统的设计与安全分析研究。

E-mail: zchen214@mail.ustc.edu.cn




https://blog.sciencenet.cn/blog-489092-778370.html

上一篇:直面核事故,敬畏核安全(一)—— 三哩岛核事故
下一篇:直面核事故,敬畏核安全(三)——福岛核事故
收藏 IP: 109.144.254.*| 热度|

2 李健 蒋大和

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (2 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-23 10:03

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部