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直面核事故,敬畏核安全(三)——福岛核事故

已有 5569 次阅读 2014-3-23 03:24 |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(三)

陈钊 2014-03-22

(三)福岛核事故

   福岛核事故已经过去了三年,但当时电视上可怕的画面相信很多人还历历在目。9级地震加15米海啸,这是核电站有史以来遇到最为严峻的挑战。在这样的挑战下,我们本来有很大的希望可以安全地渡过,但很可惜,我们没能做到。

福岛核事故现场画面

事故过程

   20113111416分,日本东北部太平洋海域发生9级地震。位于东京东北270公里处的福岛核电站检测到了地震信号,自动启动紧急停堆系统。大约30分钟后,反应堆都实现了自动停堆,进入次临界状态。至此,核电站处于安全状态,这也说明核电站成功抵抗住了9级地震的冲击。

停堆之后的反应堆还需要不断地供冷却水来冷却堆芯的余热,这样才能确保反应堆的绝对安全。1447分,大约停堆1个小之后,地震震毁了输电塔,核电站失去了外部电源,用于冷却堆芯余热的水泵停了。这时,启动应急柴油机启动,供电给水泵进行冷却堆芯余热。

1537分,即应急柴油机启动50分钟后,核电站遭到海啸袭击,高达15米的海啸把两台应急柴油机淹没,核电站的最后一道防线失效了。在应急柴油机失效之后,核电站场内还配有紧急备用电池(UPS),UPS可以供应8个小时的电力。在这8小时的时间里,抢险人员的任务就是找到外来紧急电源来供给冷却堆芯余热使用。但是,很遗憾,东京电力公司的抢险人员没能完成这个任务。等到UPS电源用完之后,堆内的水慢慢被烧成水蒸气,然后就是燃料棒熔化,放射性物质开始释放。

   反应堆燃料棒的包壳是一种锆合金,这种合金在高温下与水蒸气反应会产生氢气。福岛核电站反应堆内便发生了这种锆-水反应,产生大量氢气。当工作人员通过释放蒸汽来减少反应堆内的压力时,锆-水反应产生的蒸汽也随着水蒸气跑到厂房。氢气不断在厂房里汇集,到了一定浓度,便产生了氢气爆炸。福岛核电站是二十世纪70年代建造的核电站,它的厂房并不是严格意义上的安全壳,其建造标准远低于安全壳的要求。在这次氢气爆炸中,反应堆厂房被直接炸毁,这便是我们在电视上看到的爆炸画面。福岛核事故的爆炸和切尔诺贝利的爆炸是有本质区别的,切尔诺贝利核事故的爆炸是堆芯内部的蒸汽爆炸,放射性物质随着爆炸飞溅出来,而福岛核事故的爆炸是厂房内的氢气爆炸,就跟普通的煤气爆炸一样,危险程度并不是太很高。但氢气爆炸炸毁了反应堆厂房,使得厂房内的放射性物质泄漏到了环境中,造成了放射性泄漏事故,这便是这次爆炸带来的严重后果。

抢险过程

   3111636分,东电公司确认备用柴油机被海水淹没,反应堆堆芯冷却系统失去控制,到3121536分,反应堆厂房发生氢气爆炸,这期间经历了整整23个小时。在这23个小时的事故抢救时间里,抢险人员居然没能找到一个外部的应急电源,而是让反应堆慢慢地把水烧干,最后造成堆芯熔化,这实在让人难以想象。

抢救如此地不及时,其中的原因,相信只有东电公司能够说得清楚。或许是现场的条件恶劣程度远远超出我们的现象,比如交通、通信毁坏的程度,或许就是负责事故处理的人员应急能力不足,或许就是日本政府在核事故处理事故机制上存在大问题。据日本媒体报道,东电公司在事故发生后,并没有上报到首相菅直人,而作为首相的菅直人,居然说是通过媒体报道才知道福岛核事故的。

   对于事故的处理方法,很多业内人士给出了建议。最简单的方法就把周围的海水直接灌到反应堆内冷却堆芯余热,但这样反应堆就会受到海水的污染,需要报废。起初,东电公司并不愿意这么干,因为一个反应堆就是上百元人民币的投资,他们可能还存在保存反应堆的侥幸心理,但是最后还是只能这么做了,但那时反应堆已经熔化了。另外一种方法就是空运备用柴油机,或者直接把军舰开过来,用军舰上的大型发电机给水泵供电。当然,东电公司都没上报菅直人,更不可能在第一时间想到用军事设备来抢险。

   根据公开资料的报道,并没能看出东电公司的抢险人员在反应堆熔化之前采取了哪些关键的抢救措施。毫无疑问,这其中是有管理责任的。

事故后果

   福岛核事故的后果无疑是非常严重的,但令人欣慰的是这次事故中没有人员因为核辐射而死亡。在如此严重的核事故中,能够做到无人员伤亡,也从某个侧面反映出核电站的安全程度。在受辐射的人员中,按照今年1月份东电公司的统计,累积辐射剂量超过5毫西弗的人数约1.5万人,累积辐射剂量超过50毫西弗的约1751人,累积辐射剂量超过100毫西弗的约173人。1毫西弗是普通人一年内允许接受的辐射量,5毫西弗相当于接受一次CT检查的辐射量,50毫西弗是辐射相关工作人员一年内允许接受的辐射量,100毫西弗以下不会出现明显的组织损伤,工作人员在紧急情况下允许接受的辐射剂量限值是250毫西弗。     然而,福岛核事故对周围居民产生的心理伤害远大与核辐射造成的伤害。此次事故的撤离距离是20公里,20公里到30公里内的居民被要求室内避难,总撤离人数超过15万人。大批人员需要远离自己的家园,并不时地被告知不能长时间在室外停留,不能喝当地的牛奶,不能吃当地的蔬菜等等,这对当地居民的心理承受能力是一个极大的挑战,尤其是处于成长期的小孩子。据报道,目前还有13万人无法回到自己的家中,有些小孩每天醒来还会问今天有没有辐射这样的问题。

   目前,福岛核电站内还有大量核污染水需要处理。日本政府的做法是将这些废水排入到大海中,通过海水的流动来稀释污染水。这种做法,世界各国尤其是周边国家的反响都很激烈。最后究竟如何处理这些核污染的废水,目前还没有一个定论。

 

人类历史上每项技术的发展,都会伴随着收益和风险。正如我们不会因为飞机有可能出事故就不乘坐飞机一样,我们同样不能因为核电站有可能出事故就放弃核电。然而,在核事故面前,人类的力量依然非常渺小。直面核事故,敬畏核安全!希望世界各国能够共同携手,让核事故不在发生。

(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

 




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