日本福岛核事故的危机与挑战

日本福岛核事故的危机与挑战马元巍上海交通大学目录一、中国发展核电的意义二、核电发展历史三、核电事故介绍四、事故应急防护五、核事故后的思考六、总结一、中国发展核电的意义中国能源结构2008年1-5月中国电力供应结构图火电发展的问题火电厂大量排出二氧化硫、氮氧化物、烟尘等，对大气造成严重污染。2006年工业行业二氧化硫排放情况2006年工业行业氮氧化物排放情况2006年工业行业烟尘排放情况火电厂外浓烟滚滚水力发电优缺点1.水电是一种较为清洁环保的发电模式；2.水电的发电成本较低。优点：秀美的水电站周边环境水力发电优缺点缺点：1.厂址受地域影响，只能在水力丰富的江河上建设；2.水电工程大、工期长。以三峡工程为例，施工持续17年，工程土石方上亿立方米，淹没20多个县区，移民百万以上。三峡施工现场太阳能发电优缺点优点：1.清洁、无污染；2.取之不尽，用之不竭。缺点：1.发电量受气候影响大，晚上或阴雨天不能或很少发电；2.能量密度较低，大规模使用需要占较大面积；3.发电成本较其他种类高出很多。风力发电优缺点优点：1.清洁、无污染；2.取之不尽、用之不竭；3.我国风能储量大、分布广。缺点：1.设备容易损坏；2.噪音较大；3.发电技术有待提高；4.发电不稳定、不可控。潮汐能发电优缺点优点：1.清洁、无污染；2.取之不尽、用之不竭；3.工程量小。缺点：1.机组利用率低；2.发电成本较高；3.海水和海洋生物对机组腐蚀严重。核能发电优点1.核电比较清洁，几乎无污染；2.核电技术成熟，应用稳定；3.核电燃料消耗量小；4.核电发电成本较低；5.核电发电能力强。短期内解决能源问题，必须大力发展核电！世界核能发展状况截止2005年10月统计资料，世界上已经有运行核电机组442座、在建核电机组24座、已关闭核电机组117座，核发电已占世界总发电的16%，世界上已经有12000堆年的核电运行经验。世界核电站分布情况中国核电发展现状我国核电从上世纪80年代起步。建成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾等三大核电基地，核电运行机组11台。截至2007年底，我国核电装机容量达到910万千瓦，占全国电力总装机的1.27％。2007年核电发电量629亿千瓦时，占全国发电量1.92％。秦山一期秦山二期秦山三期岭澳大亚湾田湾中国现有核电机组情况机组名称机组数目容量（万千瓦）投运时间秦山一期1301991.4秦山二期22×652002.4/2004.3秦山三期22×702002.12/2003.11大亚湾22×98.41994.2/1994.5岭澳22×992002.5/2003.1田湾22×1062007.5/2007.8总计11907.8中国现有核电站分布图中国在建核电站分布图中国核电站厂址勘察情况中国核电发展目标日本福岛核事故发生之后，该目标面临调整。二、核电发展历史压水堆目前全世界核电站、核潜艇和核动力航空母舰等使用的反应堆中均以压水堆为主，截至2000年底，全世界有258座运行中的反应堆，占总数的64.6%。沸水堆沸水反应堆以轻水（普通水H2O）作为冷却剂和中子慢化剂。重水堆重水堆以重水作为慢化剂，用轻水或重水作冷却剂，慢化剂系统和冷却剂系统是分开的；重水堆回路示意图四代核电站特点介绍（第一代）第一代核电站1970年前投入运行的各种原型堆和试验堆核电站。主要特点：功率不大，安全防护不好，目前已经被淘汰。俄罗斯奥布宁斯克核电站法国天然铀石墨气冷堆核电站四代核电站特点介绍（第二代）第二代核电站1970年至1995年投入运行的各类商用核电站。主要特点：1.大部分已实现标准化、系列化和批量化建造；2.功率大，达到100万千瓦以上，甚至达在120-140万千瓦；3.安全性高，发生堆芯严重损坏事件概率低于万分之一堆年，发生严重的放射性向环境释放的概率低于十万分之一堆年；4.堆芯换料时间为12个月（二代改进型为18个月）；5.压力容器设计寿命为40年（二代改进型提高到60年）。四代核电站特点介绍（第三代）第三代核电站符合美国“电站业主要求文件（URD）”或“欧洲用户要求文件（EUR）”的新一代先进核电站。主要特点：四代核电站特点介绍（第三代）2.在经济性上，要求能与联合循环的天然气电厂相竞争：机组可利用率≥87%；设计寿命为60年；建设周期不大于54个月。3.单机容量进一步大型化。4.采用整体数字化控制系统。5.施工建设模块化以缩短工期。AP1000简介AP1000属第三代革新型先进PWR核电站。采用成熟的技术，通过系统简化、减少设备以及采用非能动专设安全设施，显著提升了电厂安全性、经济性，满足URD有关要求。欧洲压水堆EPR简介EPR属第三代改进型先进PWR核电站。安全系统仍保持能动基础，通过增加安全系列，采用多样化设施，改进技术，加强严重事故对策，提高设备可靠性，来提高安全性。采取一些措施，来降低发电成本，满足EUR对新一代核电机组要求。四代核电站特点介绍（第四代）第四代核电站指在可持续发展、安全可靠性、经济性、防扩散和实体保卫等有竞争性的目标方面具有显著特点的新一代核能系统。主要特点：1.可持续发展①可持续发电、满足洁净空气、长期可行和有效利用燃料的目的。②最少废物量、减轻长期管理的责任、改进公众健康和环境的保护。四代核电站特点介绍（第四代）2.安全可靠性①最佳安全和可靠性。②反应堆活性区损坏可能性很低。③免除对场外应急响应的要求。3.经济性①与其它能源相比有清晰的寿期比投资优势。②与其它的能源相比有很小的财务风险。4.防扩散和实体保卫①在防止武器用材料的偷盗或转移方面，加强对恐怖分子的实体保卫方面的优势。三、核事故介绍三哩岛事故1979年3月28日,美国宾州三哩岛(TMI)压水堆核电站发生了堆芯熔毁的严重事故。运行人员的错误操作和机械故障是主要的原因。三哩岛事故第76任宾州州长迪克·松伯（DickThornburgh）出于安全考虑于3月30日疏散了核电站5英里范围内的学龄前儿童和孕妇，并下令对事故堆芯进行检查。检查中才发现堆芯严重损坏，约20吨二氧化铀堆积在反应炉压力槽底部，大量放射性物质堆积在核反应堆安全壳内，少部分放射性物质泄漏到周围环境中。三哩岛事故事故后，核管会(NuclearRegulatoryCommission)对周围居民进行了连续追踪研究，研究结果显示•在以三哩岛核电站为圆心的50英里范围内的220万居民中无人发生急性辐射反应•周围居民所受到的辐射相当于进行了一次胸部X光照射的辐射剂量（50微西弗）•三哩岛核泄漏事故对于周围居民的癌症发生率没有显著性影响•三哩岛附近未发现动植物异常现象•当地农作物产量未发生异常变化由于安全壳的作用，对周围人员和环境影响很小，但事故对核电发展造成很大负面影响切尔诺贝利事故1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电厂发生严重泄漏及爆炸事故；事故由设计缺陷导致的过剩反应性引入造成，但管理混乱、严重违章是事故发生的主要原因；核辐射尘污染过的云层飘往众多地区。乌克兰、白俄罗斯及俄罗斯境内均遭受到严重的核污染，超过336,000名的居民被迫撤离。依据前苏联的官方报告，约60%受到辐射尘污染的地区皆位于白俄罗斯境内。陆续赶来抢险的消防队员、军人、直升机飞行员、核电专家与工人轮番上阵，努力控制反应堆残骸中熊熊燃烧的原本作为中子慢化剂的石墨。事后估计爆炸瞬间约有50吨核燃料化作烟尘进入大气层。火灾扑灭后，苏联政府派出大批军人、工人，给炸毁的四号反应堆修建了钢筋混凝土的石棺，把其彻底封闭。据联合国报告和美国核管理委员会报告，切尔诺贝利核泄漏事故导致事发当天早上在现场的600名工人中有134人患上急性放射性疾病，他们接触的最高辐射剂量到达0.8西弗到16西弗。从公共卫生方面来看，切尔诺贝利核泄漏事故产生的最大影响，是导致甲状腺癌在儿童和青少年间流行起来，到目前为止已经有超过6000人罹患该病，这与饮用被污染的牛奶有关。切尔诺贝利核事故为全球核电的发展带来了巨大影响，使核电发展进入了寒冬。日本福岛核事故2011年3月11日14:25，发生7.9级地震后日本宫城县核电厂停止工作。由于海啸的影响，备用柴油机无法工作，使堆芯逐渐丧失冷却。福岛核事故发生。福島第一核电站（日语：福島第一原子力発電所），座落在福岛县双叶郡大熊町及双叶町。为东京电力公司的第一座核能发电厂，简称1F。共有6个机组运转中，总发电量为4.7GW，是全世界二十五个发电量最大的发电场之一。机组反应堆类型开始运转日期总装机容量1号机沸水反应堆1971年3月26日46.0万千瓦2号机沸水反应堆1974年7月18日78.4万千瓦3号机沸水反应堆1976年3月27日78.4万千瓦4号机沸水反应堆1978年10月12日78.4万千瓦5号机沸水反应堆1978年4月18日78.4万千瓦6号机沸水反应堆1979年10月24日110万千瓦福岛核事故图解国际核事件分级国际核能事件分级表（InternationalNuclearEventScale,INES）是根据核电厂事故对安全的影响作为分类，使传媒和公众更易了解。INES由国际原子能机构（IAEA）和经济合作发展组织（OECD）的核能机构（NEA）设计，IAEA监察。分类分级等级著名事件事故7特大切尔诺贝利事故6重大5具有场外风险三哩岛事故4场外无显著风险福岛第一核电站事故事件3严重2注意1异常偏差现象0无安全顾虑四、事故后果与防护辐射效应现有的辐射主要来自于爆炸和燃烧放出的核素，据远距离监测是碘131，铯137，电厂周边会有短周期的放射性核素N-16。日本各地16日中午剂量率监测结果本底50nGy/h茨城，福岛正南180km2000nGy/h新泻，福岛西边180km60nGy/h栃木，福岛西南边200km200nGy/h宇都宫市，福岛西南200km120nGy/h那须町，福岛西南150km1400nGy/h可以看出，辐射向南方扩散，最近受到西风的影响吹向太平洋国内环境辐射检测2011年3月15日15:00-16日9:00北京市：77.3nGy/h（60.2-119.9）长春市：82.4（70.8-147.4）上海市：90.3（54.9-108.2）秦山镇：100.1（70.4-123.8）安全限值：1mSv/人年=114nGy/h放射性核素扩散的途径放射性核素在大气中的扩散大致分为两个途径，一个是在对流层，也就是地表（厚度10公里左右），受到风向和大陆表面的影响，变化较为剧烈，由于目前受到季风的影响，飘向我国的放射性物质较少而另一个途径是更高层的平流层扩散，受到稳定的西风影响，加入全球大气循环，这个影响是长远的，也是微量的碘-131监测情况3月18日美国3月23日芬兰3月26日黑龙江3月29日苏沪浙皖粤桂浓度小于1毫贝克/立方米安全标准：24.3贝克/立方米放射性核素扩散的途径放射性核素在水中的扩散主要有两条途径，一个是海水，一个是日本的地下水。放射性物质进入太平洋之后，影响较强的是洋流走向，目前洋流方向向东。海水稀释作用很强，基本没有影响。如果附近发生降雨放射性则会进入地下水，另一种情况是反应堆封堆之后，余热很有可能将地底熔穿，进入地下水，会严重影响日本国土居民的饮水和物种。目前水扩散对日本的影响尚难以评估，对中国的影响可以忽略不计。防护措施减少外照射1.尽可能缩短受照射的时间2.尽可能远离放射源3.利用屏蔽材料降低辐射强度减少内照射1.避免食入，减少在污染区的逗留。放射性物质在大气中扩散时，减少外出，关闭门窗和通风系统2.受到照射后，在医生的指导下服用药物，碘片，成年人100毫克，儿童婴幼儿减少。同时注意禁忌五、结论与反思结论与反思巨大的自然灾害对核电设计提出了新的要求核电的安全性的重要性应当重新予以考虑日本关东地区的土壤、地下水等会受到较长时间的影响目前福岛核事故对我国人民健康影响可以忽略不计核事故的预警研究需要提到议事日程上来建立核事故预警系统是我国正确应对核泄露事故的有力手段预警和应急日本核事故引发的核能发展的思考上海市长江中下游地区核电厂的建设对于上海市环境辐射监测提出更高的要求重大核泄漏事故的预警措施数值天气预报高精度大尺