切爾諾貝利事故

2021/6/271事故簡介切爾諾貝利核事故或簡稱“切爾諾貝利事件”，是一件發(fā)生在前蘇聯(lián)統(tǒng)治下烏克蘭境內切爾諾貝利核電站的核子反應堆事故。該事故被認為是歷史上最嚴重的核電事故，也是首例被國際核事件分級表評為第七級事件的特大事故。1986年4月26日凌晨1點23分（UTC+3），烏克蘭普里皮亞季鄰近的切爾諾貝利核電廠的第四號反應堆發(fā)生了爆炸。連續(xù)的爆炸引發(fā)了大火并散發(fā)出大量高能輻射物質到大氣層中，這些輻射塵涵蓋了大面積區(qū)域。這次災難所釋放出的輻射線劑量是二戰(zhàn)時期爆炸于廣島的原子彈的400倍以上。經濟上，這場災難總共損失大概兩千億美元，是近代歷史中代價最“昂貴”的災難事件。切爾諾貝利核事故被稱作歷史上最嚴重的核電事故。切爾諾貝利城因此被廢棄。分析研究切爾諾貝利事件對于核工業(yè)的安全與快速發(fā)展有著十分重要的意義。燃燒的四號機組2021/6/272事故簡介附近被廢棄的村莊四號機組石棺2021/6/273事故簡介事故的長期影響2021/6/274事故堆型介紹切爾諾貝利核電站簡介：切爾諾貝利核電站(北緯51度23分14秒東經30度6分41秒)是位于烏克蘭普里皮亞季，切爾諾貝利市西北11英里(18千米)，離烏克蘭與白俄羅斯邊界10英里(16千米)，及烏克蘭首都基輔以北70英里(110千米)。核電站由四個反應堆組成，每個能產生1千兆瓦特的電能(3千2百兆瓦特的熱功率)，核事故時四個反應堆共提供了烏克蘭10%的電力。廠房的工程始于1970年代，1號反應堆于1977年啟用，接著2號(1978年)、3號(1981年)、4號(1983年)亦相繼啟用。還有兩個反應堆(5號及6號，每個能產生10億瓦特)在事故發(fā)生時仍在建造中。廠房的四個反應堆都是屬于同一類型，稱為RBMK-1000（壓力管式石墨慢化沸水反應堆）2021/6/275事故堆型介紹RBMK-1000堆芯：RBMK為石墨壓力管式反應堆，使用輕水冷卻，在垂直于壓力管上部分產生蒸汽。石墨砌體直徑12米，高7米，重約1700噸。共1660根燃料組件，2%富集度的二氧化鈾，燃料組件中鈾的質量為114.7kg，燃料的燃耗深度為20MW·d/kg。堆芯進、出口水溫是270℃和284℃，汽鼓內壓力約7Mpa。二回路：兩個環(huán)路，每個環(huán)路有840條燃料通道，兩個汽水分離器，四臺冷卻劑泵及其相關裝置，其中3臺為正常運行之用，1臺作為備用。汽水分離器直接向2臺500兆的汽輪機提供蒸汽，每個發(fā)電機帶有一臺冷凝器和供水系統(tǒng)，反應堆由一臺專門機器不停堆更換燃料。冷卻環(huán)路封閉在安全廠房內。同位于反應堆下部的充水抑制系統(tǒng)相連。2021/6/276事故堆型介紹控制和保護系統(tǒng)：211根吸收棒，控制功率分布和緊急防護。所有多的緊急防護都是通過吸收棒下插進行，最大移動隨度為0.4米/秒。必須有不下于30根控制棒位于下插狀態(tài)。RBMK-1000型反應堆有兩個功率控制的系統(tǒng)。第一個是物理功率密度分布控制系統(tǒng)（PPDDCS），該系統(tǒng)在堆芯內裝有探測器。第二個是反應堆控制系統(tǒng)，它在堆芯內部和堆外側面的生物屏蔽箱內都裝有探測器

安全系統(tǒng)：反應堆控制保護系統(tǒng)（RCPS）事故堆芯冷卻系統(tǒng)（ECCS）主冷卻劑回路超壓保護系統(tǒng)反應堆空間超壓保護系統(tǒng)事故定位系統(tǒng)（漏泄緊固部件系統(tǒng)隔離閥系統(tǒng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)）2021/6/277事故堆型介紹2021/6/278事故堆型介紹2％富集度，1661根燃料原件，壓力管式211根吸收棒2021/6/279事故堆型介紹堆芯缺陷：正的空泡系數(shù)，負的燃料系數(shù)，功率低于20%總功率系數(shù)為正，在700兆瓦下不允許操作；停堆系統(tǒng)不適當，不能使得事故終止，反而使得事故加劇；沒有有效的應急手段，方式應急系統(tǒng)失靈下，繼續(xù)使反應堆運行；大量的在700℃左右運行的石墨，遇水將起激烈的化學反應；無安全殼！地下水層隧道液氮冷卻系統(tǒng)抑制水池2021/6/2710事故過程惰轉實驗：1986年4月25日，切爾諾貝利核電站4號機組工作人員為了探討在廠內外全部斷電情況下汽輪發(fā)電機中斷蒸汽供應時，利用轉子惰轉動能來滿足該機組本身電力需要的可能性，進行反應堆安全系統(tǒng)的試驗工作。實驗過程：1時開始，對4號機組進行降功率操作。13時5分，4號機組下降到1600MW，按計劃關閉7號汽輪機。14時把反應堆應急堆芯冷卻系統(tǒng)與強迫循環(huán)回路斷開，以防止實驗過程中應急堆芯冷卻系統(tǒng)動作。23時10分，繼續(xù)降功率，按照試驗大綱，試驗應在熱功率700~1000MWt下進行。操作人員未能及時消除因自動調節(jié)棒測量部件所引起的不平衡狀態(tài)，結果使功率降到30MW以下。26日0時28分，運行人員切斷局部自動控制系統(tǒng)。26日1時19分，為了達到實驗計劃的功率，操作人員將大部分控制棒提出。提升的控制棒數(shù)超出了運行規(guī)程的限制（違規(guī)操作?。?。將反應堆熱功率穩(wěn)定在200MW。強行開始實驗！為了保證試驗后有足夠的冷卻，所有8臺主循環(huán)水泵部投入了運行。（違規(guī)加開兩臺循環(huán)主泵）導致堆芯注水太多。為了抑制沸騰的程度，堆芯流速很高，堆芯冷卻劑入口溫度接近飽和工況（導致蒸汽減少，蒸汽分離器內的水位也下降到緊急狀態(tài)標志以下）。為了避免停推，操作人員切除了與此有關的事故保護系統(tǒng)（違規(guī)操作！關閉了水位和壓力的停堆保護信號）。26日1時23分04秒，開始試驗，關閉8號渦輪發(fā)電機的事故調節(jié)閥使之惰轉。為了不致因此自動停堆，解除了與此有關的保護系統(tǒng)（違規(guī)操作！）。2021/6/2711事故過程反應堆失控狀態(tài)2021/6/2712事故過程事故發(fā)生2021/6/2713事故過程流程圖2021/6/2714事故措施2021/6/2715事故措施限制堆芯事故后果：使用緊急輔助給水泵向堆芯注水，事實證明這一努力是無效的。專業(yè)人員小組從軍用直升機上拋下硼、石灰石、沙、黏土和鉛覆蓋遭到破壞的反應堆。輻射得到有效控制。在事故發(fā)生后的月底已降到每天數(shù)十居里。通過注入氮氣降低了氧氣濃度和溫度，通過與進來的大氣形成對流從而使堆芯溫度得到有效降低。在建筑物下面建造人工除熱水平層，使其置于混凝土的上面。四號機組發(fā)生事故后對一、二、三號機組所采取的措施：1、2、3號機組相繼停堆。切爾諾貝利電場并沒有因為四號機組出問題而停止運作，只封閉電廠的四號機，并且用200米長的水泥與其他機組隔開，但由于缺乏能源，所以烏克蘭政府讓其他三個機組繼續(xù)運作。1991年、1996年、2000年這三個機組才相繼關閉。對1、2、3號機組進行去污和其他工作，清除之后γ放射性水平達到原來的1/10到1/15.2021/6/2716事故措施污染現(xiàn)場的處理：現(xiàn)場的廢物和被污染設備的清除建筑物頂部和外表面的清除表層泥土的清除用可以形成薄膜的化合物覆蓋已清除的表面。四號機組的長期掩埋：使用專門技術將靠近機組地區(qū)內的表層泥土運到限定地點。該地區(qū)用混凝土覆蓋。建筑物的頂部和墻壁清除污染。整體掩埋4號機組。30公里范圍內的清除污染工作和經濟應用的恢復。為了防止地下水和地面水遭受污染，建造綜合性水利工程。損壞機組狀況的監(jiān)測和判斷：損壞的機組內的計量測量及光學測量。由直升機進行輻射劑量測量和光學觀測。在殘存結構內和容易進入的整體建筑內的重要參數(shù)測量。2021/6/2717事故后果總結2021/6/2718事故后果人員傷亡：9.3萬人：造成致癌死亡人數(shù)約為9.3萬人左右；27萬人：27萬人因切爾諾貝利核泄漏事故患上癌癥；34萬人：核泄漏事故發(fā)生后，前蘇聯(lián)疏散了11萬多人，隨后數(shù)年，又從污染嚴重地區(qū)搬遷了23萬人，前后共疏散34萬余人；50萬：參與搶救切爾諾貝利的英雄們有五十萬；800年：專家稱消除切爾諾貝利核泄漏事故后遺癥需800年，而反應堆核心下方的輻射自然分化要幾百萬年；20億人：建立在白俄羅斯國家科學院研究成果上的報告說，全球共有20億人口受切爾諾貝利事故影響。涉及周邊國家：4月27日，瑞典Forsmark核電廠發(fā)現(xiàn)輻射粒子俄羅斯、白俄羅斯、奧地利及烏克蘭受到高程度污染（污染程度銫-137>40,000Bq/m）丹麥、挪威、芬蘭等十幾個歐洲國家受到輻射塵影響引起大眾對于蘇聯(lián)的核電廠安全性的關注，事故也間接導致了蘇聯(lián)的瓦解2021/6/2719事故后果環(huán)境的破壞：水源污染嚴重，共有2.5萬km2,2225個村莊地面137Cs污染水平超過了185kBq/m2農產品受輻射嚴重超標輻射導致基因突變，明顯影響了樹木的生長、繁殖和存活率等生命健康的長期威脅：嚴重性：事件死亡人數(shù)共達9000人（包括死于輻射塵地區(qū)），包括了死于核輻射的47名救災人員，和九名死于甲狀腺癌癥的兒童；約50萬清理人受到高劑量輻射；甲狀腺癌等癌癥比例快速增加（小孩喝的牛奶是被碘-131所污染），畸形嬰兒的出生率升高；長期性:大部份固體癌癥的潛伏期大約是在20至60年，可能會在2065年之內，額外會有16,000多人死于癌癥；不確定性：直到目前為止，白血病病例的增加數(shù)量還不足以在統(tǒng)計學上推斷和輻射外泄有關。經濟、社會的震蕩：直接經濟損失和處理事故的巨大開支；農業(yè)經濟受到嚴重影響，一些歐洲國家（除法國以外）已經強制實行食物限制；人才流失，阻礙了經濟復蘇。2021/6/2720事故原因總結2021/6/2721事故的經驗教訓2021/6/2722事故的經驗教訓建立有效的監(jiān)督機制：監(jiān)督機構應獨立于核電站之外的獨立組織，有權利對核電站進行各方面安全的檢查，并把監(jiān)督程序法制化。對監(jiān)督人員制定出明確的可操作性強的行為規(guī)范。對于切爾諾貝利核電站事故發(fā)生前違反核電站安全準則的行動，本應由前蘇聯(lián)國家原子能監(jiān)督局的代表出來干預并制止類似行動，然而在這一天沒有一個該組織的工作成員。監(jiān)督員都奉命在上班時間到醫(yī)務室去了，他們整天在那里參加醫(yī)務會議。2021/6/2723事故的經驗教訓建立技術指導小組：救援工作中救援人員在平時應在技術培訓中清楚明白核電站構造以及輻射防護的有關知識，熟練使用有關劑量檢測儀表，為最大限度減小救援工作的損失起到積極作用。專家咨詢組和技術指導小組的有機結合才能使救援中的技術問題得到充分解決。切爾諾貝利核電站發(fā)生核事故以后電站的人員沒有能夠準確的客觀的估計所發(fā)生的事情，所有人對消除這樣大的事故后果，從職業(yè)上和心理上都沒有準備，對切爾諾貝利核電站區(qū)域及其鄰近地區(qū)的最初輻射水平采用計量儀表進行最初的測量，由于這些儀表本身測量量程窄，沒有能給出真實的輻射水平的數(shù)據。在發(fā)生核電站事故的情況下，除了普遍測量還應進行個別測量。并且，核電站專門的咨詢組是在核電站發(fā)生事故后幾個小時才從莫斯科乘專機趕來。2021/6/2724事故的經驗教訓有效的信息渠道：必須成立專門的新聞機構和社會社團組織進行核事故信息的發(fā)布，既要保證核電站周圍居民的知情權，又要考慮嚴重核事故條件下撤離人員的秩序問題，禁止任何非官方授權的組織和個人發(fā)表內任何與核事故有關的言論，并且應該根據事故的情況進行連續(xù)追蹤報道，使居民對事故的發(fā)展及救援情況有所了解，避免不必要的心理恐慌和失實新聞的流傳。切爾諾貝利事故的信息公開工作很差，使公眾無法了解情況，這對于保障公民的人身安全以及心理安全產生了巨大的影響。事故發(fā)生后，鄰近的小鎮(zhèn)普里普亞特的居民并沒有得知任何這方面的消息，直到放射性塵飄到了1000公里以外的瑞典某核電站，前蘇聯(lián)知道紙包不住火的時候，前蘇聯(lián)官方于28日21時才公布了有關消息，事故3天后附近的居民才被匆忙撤離，5月1日還照常在基輔市舉行盛大的節(jié)日游行。2021/6/2725事故的經驗教訓及時糾正核反應堆設計缺陷：切爾諾貝利事故所的堆型RBMK，為石墨水冷堆，不具有負反應性系數(shù)和安全殼，這在當時來說，也是眾所周知的安全隱患。在事故之前，有很多次機會對反應堆的安全設施做出改進，也有人提出了相關的問題，但是均沒有得到重視?？刂瓢舻南侣鋾r間全程需20秒。如今的壓水堆PWR則在2秒以內。保護控制系統(tǒng)過度依賴操縱員。2021/6/2726事故的經驗教訓營造核安全文化氛圍：除堆型本身設計有缺陷外，其他導致切爾諾貝利事故的原因都可以歸結為安全文化的缺失，無論是操作員、管理者