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1、日本福岛核电站事故分析及启发,动力与能源工程学院,一.福岛核电站简介,福岛核电站（Fukushima Nuclear Power Plant）是目前世界上最大的核电站，由福岛一站、福岛二站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆。受东日本大地震影响，福岛第一核电站损毁极为严重，大量放射性物质泄漏到外部，日本内阁官房长官枝野幸男宣布第一核电站的1至6号机组将全部永久废弃。联合国核监督机构国际原子能机构(IAEA)干事长天野之弥表示日本福岛核电厂的情势发展“非常严重”。法国法核安全局先前已将日本福岛核泄漏列为六级。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根据国际核事件分级表将福岛核事
2、故定为最高级7级。,福岛一站1号机组于1971年3月投入商业运行，二站1号机组于1982年4月投入商业运行。福岛核电站的核反应堆都是单循环沸水堆，只有一条冷却回路，蒸汽直接从堆芯中产生，推动汽轮机。福岛核电站一号机组已经服役40年，已经出现许多老化的迹象，包括原子炉压力容器的中性子脆化，压力抑制室出现腐蚀，热交换区气体废弃物处理系统出现腐蚀。这一机组原本计划延寿20年，正式退役需要到2031年。2011年东京电力计划为第一核电站增建两座反应堆。,二.历史事故,岛第一和第二核电站此前也多次发生事故。1978年，福岛第一核电站曾经发生临界事故，但是事故一直被隐瞒至2007年才公之于众。2005年8
3、月，里氏7.2级地震导致福岛县两座核电站中存储核废料的池子中部分池水外溢。2006年，福岛第一核电站6号机组曾发生放射性物质泄漏事故。2007年，东京电力公司承认，从1977年起在对下属3家核电站总计199次定期检查中，这家公司曾篡改数据，隐瞒安全隐患。其中，福岛第一核电站1号机组，反应堆主蒸汽管流量计测得的数据曾在1979年至1998年间先后28次被篡改。原东京电力公司董事长因此辞职。2008年6月，福岛核电站核反应堆5加仑少量放射性冷却水泄漏。官员称这没有对环境和人员等造成损害。,三.日本核电现状及福岛核电站情况,福岛核电厂采用单层循环沸水堆技术（从上世纪50年代开始逐步发展起来的轻水堆堆
4、型，先后开发了BWR-1至BWR-6和第三代先进沸水堆（ABWR）,核泄漏并非反应堆本体泄漏：福岛核电站的泄漏危机是由于地震所引发的海啸，数米高的巨浪打坏了核电站的应急柴油机，导致反应堆冷却失灵。堆芯因无法及时冷却导致温度升高、压力增大，为降低堆芯压力必须释放蒸汽，而放射性物质是随着释放的蒸汽排放出来的。反应堆本体并未发生爆炸：初步判定爆炸原因是由于反应堆堆芯产生的水蒸气外泄至容器外，水蒸气和燃料包壳反应产生的氢气和建筑物内的氧气发生剧烈反应，但1号机组的反应堆容器本身并未在爆炸中损坏。事故的安全等级为4级：切尔诺贝利核泄漏事故的等级为最高的7级，根据日本官方报道，此次事故的等级定义为4级，即
5、造成“局部性危害”事故。不会比切尔诺贝利事故更严重：切尔诺贝利事故的发生主要源于操作员操作失误和核电站本身设计缺陷（控制棒控制力不足和缺乏安全壳），因此在事故发生时无法将核裂变控制在可控范围之内，并且缺乏阻挡核辐射和爆炸的最后一道屏障；福岛核电站的安全壳可将核辐射及反应堆本体的爆炸控制住，避免事故的蔓延。,四.日本核电站核泄露情况,福岛核电站爆炸-泄漏事故图解,地震造成了怎样的损害周五的地震切断了系统的电源，海啸还瘫痪了备用的柴油发电机。作为第三备份，蒸汽驱动的汽轮机本该产生足够的电力，驱动水泵将冷却水注入反应罩内。然而控制反应堆运行的电量已经耗尽，只能等待启用新的柴油发电机。报告称2号反应堆
6、的燃料棒因缺水导致暴露。1号反应堆也出现冷却剂泄漏的状况，控制室的辐射水平不断上升。,反应堆可能遭到损坏目前，在电站周边环境中已经探测到放射性元素铯137，这表明至少有一个反应堆的核心遭到损坏。随着1号反应堆内部的温度不断上升，包裹燃料的锆在水中氧化，产生氢气。这些氢气被排放到二级防护壳中，并在那里不断聚集，最终和氧气发生反应造成了爆炸，摧毁了反应堆外面的二级防护壳。为了使反应堆冷却，工程师们开始向其中注入掺有硼的海水，试图控制裂变反应。,最坏的情况工程师们需要恢复电力并获得充足的水冷却反应堆。因此，如果他们不能冷却反应堆，铀燃料有可能熔化反应堆封闭罩并泄漏到主防护罩中。核分析专家称，主防护罩
7、并不十分结实，比切尔诺贝利强，但不如三哩岛。,五.事后影响,辐射影响电离辐射对人体的危害主要在于，辐射的能量导致构成人体组织的细胞受到损伤。其引起的生物效应主要有两种分类方法：分为躯体效应和遗传效应；或分为随机性效应和确定性效应。日本官员称，一个反应堆附近的辐射强度已达到正常水平的1000倍，这相当于常人一年里接受的辐射量，这将对在附近工人的健康造成一系列影响。目前，核电站附近遭受核辐射的人数已升至190人。放射性元素影响：1986年切尔诺贝利事故后，有数千人因为食用了被放射性碘污染的食物而患上甲状腺癌。泄漏的铯也会导致其他类型的癌症。日本官员称，周六已经在核电站周围探测到泄漏出的铯和放射性碘
8、，他们已经开始向人们分发阻止放射性碘沉积的药片。,疏散,据统计，当地政府已下令疏散17万人到距离福岛1号核电站半径20公里外的地区，另有大概3万人疏散到距离福岛2号核电站10公里外的地区。两座核电站相距大概10公里。,六.福岛核电站事故初步分析,里氏9级地震以及继发的海啸是世界灾难，超出了核电厂原设计的基准，是超设计基准事故的叠加；东京电力公司证实袭击福岛第一、第二核电站的海啸浪高超过14米。福岛第一核电站海啸设防高度为5.7米，福岛第二核电站海啸设防高度为5.2米。海啸数据是基于设防8级地震的。但本次地震为9级。福岛第一核电站反应堆厂房、汽机厂房仅高出海平面10-13米,福岛第一核电站是六十
9、年代设计建造的首批商业电站，其设计和安全标准反应了当时的认识和水平。福岛核电厂机组运行已超过其设计寿期40年，其很多系统部件可能存在老化现象。电源问题：失去所有电源、余热无法导出导致堆芯裸露此外，现场处置措施不够给力？,设计缺陷,钢安全壳空间较小（数千立方米），在堆芯损坏严重事故情况下安全壳内升压进程会较快，容易导致安全壳超压失效NUREG-1150报告，“严重事故风险：美国5座核电厂的评估”，针对美国Peach Bottom核电厂（BWR3，MARKI）指出：最可能发生堆芯损坏的原因就是，全厂断电叠加堆芯注水失效。美国橡树岭国家实验室针对BWR3、4指出：在丧失最终热阱的严重事故情况下，高温
10、蒸汽释放到抑压水池中会产生明显的热分层现象，抑压水池很容易沸腾并导致安全壳内压力迅速上升；,从目前掌握的资料来看，福岛核电厂未安装针对严重事故氢气风险的相关系统，无有效的氢气浓度监测和消氢措施，导致严重事故下氢气风险难以控制。从目前查阅的资料来看，福岛核电厂通过硬质管道进行安全壳气体排放（事故后无法开启），也没有有效的放射性过滤排放措施，从而无法做到放射性尽量最小化释放。从目前获取的信息来看，福岛核电厂事故发生过程中采用的相关干预措施，在干预内容、干预时机、干预风险等方面存在问题，配套事故规程不完善，相关人员认识不足。没有严重事故管理导则来统筹组织、处置事故后果。,七.经验教训,福岛核电厂的地
11、震及其引发的海啸，已经远超过核电厂的设计基准，因此，无论对于二代核电站还是三代核电站，遭遇这种超设计基准自然灾害，其后果和损害都是很大。应该看到，福岛核电厂发生的严重事故也存在电厂超期服役、设备老化等非技术因素，不应一味的将该事故的发生归结到技术落后、安全性不高的原因。我国核电站多为压水堆，且属于80年度后期技术，防御和抵抗类似事故的能力要强；不应由于福岛事故的发生，就否定或贬低二代加核电厂的安全；,我国核电与福岛核电站相比：,无论对二代还是三代核电站、压水堆还是沸水堆，福岛核电站严重事故均给我们很多改进启示：1.厂址抗震能力厂址选择2.厂址防海啸、洪水能力设计考虑和现行改进3.预防严重事故发
12、生应急电源、应急水源4.严重事故缓解氢气复合器、过滤排放、SAMG5.应急响应能力公众撤离6.事故后续处理、放射性物质处理设备、技术,在能源紧缺的当下，核电事业不应受到此类事故的影响，安全合理的发展核电事业势在必行。当然，在核电站运行过程中，从上倒下贯彻安全意识是十分必要的。在实际工作中，应保持严谨的态度，坚守各自工作岗位，维持核电的安全运行。中国正在运行和建造以及待建造的各核电站十分重视应对各类突发事件的考量。中国最早的核电站浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站是引进80年代的法国压水堆技术，既有内部钢密闭安全壳，也有外部混凝土防爆安全壳。安全壳是坚固的90厘米厚混凝土外墙，里面衬有防辐射金属材料，是核反应堆最重要的安全保障措施。即使在最坏的情况下，压水堆核电站的反应堆机组核燃料棒融化，彻底损毁。密闭的反应堆安全壳也能把绝大部分的放射性物质都控制起来。对周围环境和人员也基本没有任何影响。对社会宣传核科普知识，减少不必要的核恐慌，理智应对核能应用，也是每个核电人应有的义务,谢谢观赏,2010031420 宋志远,
