核泄露事故应急处理

哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所核泄漏和事故应急处理哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所一、核泄漏与核辐射•核泄漏又称为核熔毁或熔毁，是核反应堆因无法及时冷却而熔化造成的损毁。堆芯熔毁后可引发具有放射性的物质外泄，影响人类及其他生物的健康。核泄漏虽也可指使用核动力的航海器具（如潜艇或航空母舰等）所发生的灾害，不过一般是指用核电站内发生的核熔毁事件。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所一、核泄漏与核辐射•核泄漏主要原因就是核子反应炉核心冷却系统故障，导致控制辐射的相关设备失常。熔毁最主要是由核反应堆的冷却系统发生故障或因外界因素自动停止运作，导致控制核裂变速率的相关设备失常。当所包覆的锆锡合金（Zircaloy）超过两千多度的熔点，便可能使反应炉燃料棒中的核燃料如氧化铀外泄出燃料棒。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所一、核泄漏与核辐射•核泄漏的危害核泄漏一般的情况对人员的影响表现在核辐射,也叫做放射性物质,放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。核辐射是指来自于原子核的辐射。影响人类的核辐射主要有三种，即α、β、γ射线。α射线是由氦原子核组成的粒子流。它质量大且带电荷多，但穿透物质的能力弱，射程也短，只要用一张普通的纸就能挡住。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所一、核泄漏与核辐射•β射线是由高速电子组成。与α射线相比它有较大的穿透力，能穿透皮肤的角质层而使活组织受到损伤，但它很容易被有机玻璃、塑料或铝板等材料所屏蔽。其内照射的危害也比α射线小。•γ射线与X射线类似，也是由看不见的光子组成的。它的穿透力最强，能穿透一米多厚的水泥墙，一个能量为1MeV的γ射线就足以穿透人体。因此在外照射的防护中对γ射线的防护最重要。但由于γ射线是不带电的光子，它不能直接引起电离，所以它对人体内照射的危害要比α、β射线都小。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所一、核泄漏与核辐射•核辐射的单位物理量老单位新单位换算关系活度居里(Ci)贝可［勒尔］(Bq)1Ci＝3.7×1010Bq照射量伦琴(R)库仑/千克(C/kg)1R＝2.58×10-4C/kg吸收剂量拉德(rad)戈［瑞］(Gy)1Gy＝100rad剂量当量雷姆(rem)希［沃特］(Sv)1Sv＝100rem哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所一、核泄漏与核辐射•为了在世界范围内有一个与媒体和公众就发生的核与辐射事故（事件）及其特征、后果进行沟通的共同尺度，国际原子能机构和经济合作与发展组织核能机构制定了国际核与辐射事件分级表（INES）•INES将事件分为7级。1—3级称为“事件”，4—7级称为“事故”，没有安全意义的事件则称为0级。各事件按照严重性递增进行排列。其中，事件又分为异常、一般事件和重大事件。事故分为影响范围有限的事故（4级）、影响范围较大的事故（5级）、重大事（6级）和特大事故（7级）。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所一、核泄漏与核辐射发生过的核泄漏事故•1966年恩里科·费米核电厂一号机事故（Fermi1，美国密歇根州）•1969年Lucens核电厂事故（瑞士沃州）•1979年三哩岛核泄漏事故（美国宾州，国际核事件分级表列为第5级）•1986年切尔诺贝利核电厂事故（苏联，现今乌克兰，国际核事件分级表列为第7级）•2011年福岛第一核电厂事故（日本福岛县，国际核事件分级表列为第7级）哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故•切尔诺贝利事件在1986年4月26日的凌晨1点23分乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电厂，第四号反应炉发生了爆炸。后续的爆炸引发了大火并散发出大量高辐射物质到大气层中，涵盖了大面积区域。这次灾难所释放出的辐射线剂量是广岛原子弹的400倍以上。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所•切尔诺贝利核电站事故前事故后哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故•事故原因由于工作人员违反操作规程(特别是关闭了反应堆的应急安全系统)和反应堆设计中的固有缺陷(如在一定条件下会出现高的正反应性),使得进入反应堆堆芯的冷却水的温度和流量发生急剧变化,导致多数连接锆燃料孔道和冷却水进口钢管的接头损坏,一回路里的高压冷却水大量泄漏,并立即变成蒸气,发生蒸气爆炸。爆炸将整个反应哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故堆堆芯抛上至少16m高的空中。这时堆芯完全失水,反应性以极快的速度提升,使燃料组件中部的燃料蒸发,燃料蒸气的快速膨胀导致大爆炸,不但摧毁了整个反应堆,而且使整个4号机组建筑物顷刻间化为废墟,导致极其大量的放射性物质释放出来。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故•事故应急处理1、灭火急救首先集中压制汽轮机大厅屋顶的火焰,有效阻止其向邻近的其他机组蔓延2、封堵反应堆爆炸缺口封堵材料为硼、石灰石、铁砂、黏土和铅组成的混合物，通过直升机向反应堆投放5000t灭火材料哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故3、清理放射性污染对核电站污染区域内的所有运输工具等进行严格的剂量测定和去污,建立了16个消除放射性污染点4、撤退禁区居民确定了距核电站10公里、30公里为半径的禁区,政府工作组集结苏联内务部、卫生部、国防部、民防部的力量,组织居民撤离禁区,对灾民重新安置并进行医疗救护。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故5.被迫对外通报事故信息在控制放射性释放的过程中,受高空气流影响,放射性烟云一直向北飘移、沉降,在苏联国土内外形成了一个放射性物质沉降地带。放射性烟云到达瑞典上空。瑞典一家核电厂侦测到了升高的放射性,初步判断放射物来自境外。瑞典政府通过外交渠道质询苏联政府,但苏联方面没有任何回应。直到4月28日晚9时,苏联政府首次正式向世界发布有关切尔诺贝利事故的简要消息,对详细情况未作任何说明。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故•事故影响这次事故，从堆芯逸出的放射性物质估计为9.25×107-1.85×108Bq，其中约3.7×1017Bq碘和7.4×106Bq铯，前苏联欧洲部分的7500万人所受集体有效剂量当量约为(2-5)×105人·Sv，在未来的70年内可能引起4000-10000例致死性癌症增加。人类有史以来对全世界震动最大、研究最多的一次技术事故。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故•苏联对切尔诺贝利事故应急处理的经验第一、核电站拥有必备消防系统和情况上报机制及时遏制事态扩大。第二、及时组建最高权力指挥中心,充分发挥计划经济体制下的社会主义集权优势。第三、把科学家和工程技术专家的意见作为应急处理决策的首要依据。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故第四、突出重点,把堵塞放射源、切断放射污染路径作为首要工作。第五、军队是国家可以调用的最得力的应急力量第六、充分发挥人道主义精神,紧急救助、疏散灾民。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故第七、平时设置放射专科医院,核事故时采取分类分散治疗放射病患者的方案。第八、支持后续清理、监控和研究工作,汲取事故教训。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故•苏联对切尔诺贝利事故应急处理的教训1、缺乏核安全意识,没有充分认识、宣传原子能的负面影响。2、对公众封锁信息导致失信于民。3、第三,军队的非专业化增加了伤亡率,影响了应急处理实施效果。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所二、切尔诺贝利核泄漏事故4、一些具体的应急处理措施不当,衍生遗留问题比如:消防队员以灭火作为工作重点,但大量注水成为引发反应堆再次爆炸以及地下水污染的隐患。5、缺乏与原子能相关的法律体系,造成无法可依的后果。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故•福岛核电站核泄漏事故2011年3月11日,日本宫城县东部外海发生里氏9.0级地震。地震发生时，福岛第一核电站的1~3号机组正在运行，地震造成福岛第一核电站1~3号机组自动停堆，外部电源丧失,应急柴油机启动供电冷却反应堆。约1h后,福岛第一核电站遭受超出设计基准的海啸袭击，应急柴油机停止运行,反应堆堆芯及乏燃料水池无法得到有效冷却并最终导致堆芯熔化事故。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所•福岛核电站事故前事故后哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故•福岛核泄漏应对机制1.3月11日日本首相菅直人根据《原子能灾害对策特别措施法》发布“原子能紧急事态宣言”。2.3月12日日本经济产业省原子能安全和保安院首次确认有核电站的放射性物质泄漏到外部，确定堆芯燃料正在熔化。3.3月15日日本政府与东电公司联合成立了“福岛核电站事故对策统合总部”。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故4.在3月14日福岛核电站测出存在中子辐射后，日本向美国核管制委员会和国际原子能机构正式提出请求，希望能得到技术援助来解决核电站问题5.3月18日，国际原子能机构的专家小组抵达日本，在获得日本政府的同意后，前往福岛县对福岛核电站的核辐射问题展开调查，并提供相应的技术支持。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故•针对核泄漏事故采取的主要措施1.日本原子能安全和保安院12日下令东电公司福岛第一核电站1号和2号机组反应堆容器内的蒸汽释放到外部。2.由于福岛核电站3号机组反应堆冷却系统故障，大量冷却水被高温蒸发，福岛第一核电站所属东电公司不得不采取注水、排气等措施。此后，由于注入淡水的水泵出现故障，又不得不改注海水，以冷却反应堆。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故尽管日本政府采取了这两项措施，在3月12日和14日第二核电站的1号机组和3号机组还是相继发生了爆炸。3.由于福岛第一核电站4号与3号机组16日再次出现安全问题，核燃料有暴露在空气中并加剧放射性物质外泄的危险，日本政府用直升机和高压水车将水注入机组内进行冷却。但是效果不佳。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故4.堵住漏出高辐射浓度积水，处理冷却用废水。在发现2号机组取水口竖井中存在高浓度辐射积水后，东电公司向竖井注入“水玻璃”堵漏，取得了一定的效果。同时将冷却机组产生的大量低辐射浓度的废水排入海中，并采用了人工浮岛来储存产生的核辐射废水。5.采用氮气冷却，防止再次爆炸。东电公司已开始向1号机组的安全壳内注入约6000立方米氮气，以避免再次发生“氢气爆炸”哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故6.确定紧急避难范围，积极疏散范围内民众。为避免核辐射对公众造成伤害，日本政府根据核事故具体情况，划定并调整紧急避难范围和疏散区域。7.加强对空气、土壤、水及农作物等的辐射监测，加强与公众的风险沟通。在确认存在放射性物质外泄后，日本政府要求各地加强辐射监测，并通过NHK等新闻媒体及时公布了相关数据。与此同时，日本政府还积极指导民众如何正确掌握防辐射方法。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故8.废水处理东电公司将大量含辐射的废水排入海中，截至4月10日，己向海中排放至少9000吨含较低放射性物质的废水。这一行为已经引起周边国家和国际社会的强烈关注，中国、韩国、俄罗斯等国纷纷对此表示忧虑，并对日本在排污前未与周边国家进行沟通表示不满，要求日本必要时提供相关信息，不排除追究责任的可能。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故尽管日本政府和东电公司采取了上述措施，但仍未能让福岛核电站走出危机的阴影。正如国际原子能机构多次申明的那样，福岛第一核电站总体形势“依然严峻”。哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所三、日本福岛核泄漏事故•福岛核泄露处理暴露的问题1、法规标准不健全在法律法规方面，２０００年日本颁布的《原子力灾害对策特别措置法》中，缺少针对海啸的安全规定。此外，日本缺少对核电站使用寿命方面的法律，