福島核事故讓我們重新關(guān)注起核安全問(wèn)題，回顧歷史，我們要問(wèn)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多少核事故？目前國際上發(fā)生的核事故主要有13起，其中4級事故6起，5級事故5起，6級事故1起，7級事故1起。每一起事故都是沉甸甸的教訓，也為核能安全利用提供了寶貴經(jīng)驗。國際原子能機構于1990年制定了國際核能事件分級表，最低為0級，最高為7級，每級之間造成的影響成對數增長(cháng)，大約相差10倍。4級以上的核事件被稱(chēng)為核事故，目前國際上發(fā)生的核事故主要有13起，其中4級事故6起，5級事故5起，6級事故1起，7級事故1起。每一起事故都是沉甸甸的教訓，也為核能安全利用提供了寶貴經(jīng)驗[1]。
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4級事故——場(chǎng)外無(wú)顯著(zhù)風(fēng)險
對環(huán)境和人的影響：釋放的少量放射性物質(zhì)并不需要采取對當地食物的限定措施，至少1人死于輻射。
對反應堆的影響：燃料棒熔化或損壞，釋放了0.1%的堆芯物質(zhì)，一個(gè)裝置中泄露了相當數量的放射性物質(zhì)，顯著(zhù)提高了民眾受輻射的幾率。
案例：
●1955年-1979年 英國溫茨凱爾共發(fā)生5起4級放射性物質(zhì)泄露事故[2]。其中，有2起是從核電站的一個(gè)建筑向另一個(gè)建筑轉移的過(guò)程中泄露的；有2起是從核電站的建筑堆（stack）泄露的；有1起是由核電站一個(gè)建筑的容器中，由于放熱反應而泄露的。這些事故雖不是同一時(shí)段發(fā)生，但一般都概括為該核電站的1綜4級事故。
●1961年1月，美軍的一個(gè)實(shí)驗型反應堆發(fā)生蒸汽爆炸并熔毀，造成3名操作員死亡。這是美國境內發(fā)生的唯一一起致死（fatal）核事故。事故泄露的放射性碘元素主要散布在愛(ài)達荷州的沙漠中，因此危害不大。[3]事故的原因是用于吸收中子的控制棒存在設計缺陷，在啟動(dòng)核電站時(shí)，突然拔出控制棒導致功率驟增。后來(lái)的設計吸取的事故的經(jīng)驗，被稱(chēng)為“卡棒準則”（"one stuck rod" criterion）。
●1969年10月，法國圣洛朗核電站的一個(gè)氣冷堆中，有50kg的鈾燃料熔化。1980年3月，該電站的反應堆由于石墨退火（annealing）導致反應堆部分熔化，但沒(méi)有造成放射性物質(zhì)泄露[4]。這是以核電為主要發(fā)電方式的法國到目前為止最嚴重的一起事故。
●1983年9月，阿根廷布宜諾斯艾麗絲的RA-2反應堆重新布置燃料棒時(shí)發(fā)生臨界事故，造成1死2傷[5]。
●1977年2月，前捷克斯洛伐克的Bohunice核電站中，由于設計缺陷，以及工人沒(méi)有移除新燃料棒上的防潮包裝，導致冷卻異常，反應堆過(guò)熱，冷卻回路損壞。拆除設備和去污工作要到2033年才能結束[6]。
●1999年9月，日本茨城縣那珂郡東海村JCO核燃料制備廠(chǎng)發(fā)生一起臨界事故 。有667人被受到不同程度的輻射（主要在3mSv到23mSv之間），3名受到嚴重輻射（3到17Sv之間）的工作人員有2人死亡。事故的原因是工人往一個(gè)并非用于容納硝酸鈾酰溶液的容器中加入了過(guò)多的鈾，超過(guò)臨界質(zhì)量后，引發(fā)了臨界反應。溶液中的水作為中子減速劑，助長(cháng)了反應的發(fā)生。1天后工人排干了水，并加入了硼酸，停止了臨界反應。事故的原因被定性為“人為失誤和嚴重違反安全章程”[7]。
5級事故——具有場(chǎng)外風(fēng)險
對環(huán)境和人的影響：釋放一定量的放射性物質(zhì)，需要采取對當地食物的限定措施，幾個(gè)人死于輻射。
對反應堆的影響：堆芯嚴重損壞，一個(gè)裝置泄露了大量的放射性物質(zhì)，顯著(zhù)提高了民眾受輻射的幾率；可以由臨界事故或火災引發(fā)。
●1957年10月，英國溫茨凱爾1號反應堆發(fā)生火災，釋放了大量放射性元素，隨后周邊500平方公里地區1個(gè)月內出產(chǎn)的牛奶被銷(xiāo)毀。此次事件中，參與清理工作的人員受到的輻射劑量最大，但2000年的一項研究指出沒(méi)有發(fā)現其長(cháng)期健康受到了損害[8]。事故造成的原因是人員誤操作導致150根工藝管熔化，反應堆石墨起火，持續了3天[9]。
●1979年3月，美國三哩島核電站2號機組發(fā)生嚴重的失水事故，堆芯部分熔化，放射性物質(zhì)釋放到了安全殼中。由于安全殼良好的發(fā)揮了功能，事故并沒(méi)有造成太嚴重的輻射，周?chē)?0km的200萬(wàn)居民中，平均每人增加的劑量還不如帶一年夜光表或看一年彩電的。但美國國家核管會(huì )由于缺乏經(jīng)驗，錯誤地發(fā)出撤離警告，導致8萬(wàn)人驚慌撤離的混亂中，有3人被擠死。
●事故的原因是機械設備故障和人員連續誤操作，同時(shí)也跟控制室指示器的界面設計缺陷有關(guān)。這次事故導致對主控制室、運行規章和人員培訓進(jìn)行了重大改進(jìn)，對嚴重事故分析及應急對策高度重視，從而提高了核電站運行的安全性[10][11]。
●1952年12月，加拿大恰克河的一個(gè)反應堆由于機械故障和人員失誤，導致功率驟增，發(fā)生氫氣爆炸，堆芯損毀。監測結果表明事故沒(méi)有造成放射性污染，也沒(méi)有造成間接財產(chǎn)和人員傷害[12]。
●1987年9月，巴西戈亞尼亞某放療機構將裝有銫-137的放療機廢棄，但未將放射源取出，后被人偷走賣(mài)給了廢品收購站。廢金屬商將容器打開(kāi)，使粉末狀的放射性物質(zhì)散落，由于其顏色鮮艷好看，使許多人將其裝入衣袋、放在床或涂在身上。這次事故造成7個(gè)主要污染區和85間房屋受到污染，查出121人體內受到銫-137污染，4人死亡[9]。
●2011年3月，由于9級地震引發(fā)的海嘯，沖毀了日本福島核電站的備用冷卻柴油發(fā)電機，導致反應堆過(guò)熱，發(fā)生了反射性物質(zhì)泄漏和多次爆炸，目前此次事故被暫定為5級。
6級事故——重大事故
對環(huán)境和人的影響：泄露了相當數量的放射性物質(zhì)，需要立即采取措施來(lái)挽救各種損失。
●1957年9月，位于前蘇聯(lián)烏拉爾南部的克什特姆鎮附近的放射性廢物儲物罐的冷卻系統失靈，液體廢物逐漸變干，剩下的硝酸銨和醋酸鹽發(fā)生了劇烈爆炸，1米厚的混凝土頂蓋被炸開(kāi)，大量放射性物質(zhì)外泄，波及面積達2萬(wàn)多平方千米。這次事故僅次于切爾諾貝利核事故。1周后約1萬(wàn)名群眾被疏散，他們并不清楚疏散原因。直到1990年前蘇聯(lián)政府才將此次事故的文件解密[9][13]。
7級——特大事故
對環(huán)境和人的影響：泄露大量的放射性物質(zhì)，造成廣泛的健康和環(huán)境影響，需要采取計劃的和進(jìn)一步措施。
●1986年4月，前蘇聯(lián)烏克蘭境內的切爾諾貝利核電站4號機發(fā)生爆炸。這是人類(lèi)歷史上最嚴重的一次核事故。周邊地區共有約3萬(wàn)多平方公里的土地遭受了嚴重污染。確診為不同程度急性放射病者134人，有28人在數周內死亡，另有2人死于化學(xué)爆炸和燒傷，有14人在10年內死亡。聯(lián)合國原子輻射效應科學(xué)委員會(huì )（UNSCEAR）在研究和分析大量已有資料的基礎上得出的結論是：“除受照兒童可觀(guān)察到甲狀腺癌增加外，在切爾諾貝利13年后沒(méi)有發(fā)現與電離輻射相關(guān)的主要公眾健康影響。沒(méi)有觀(guān)察到與電離輻射可能有關(guān)的總的癌發(fā)生率或死亡率的增加；甚至在事故清理工作人員或兒童中，作為輻射照射最靈敏的指標之一的白血病也沒(méi)有增高。在與電離輻射相關(guān)的其他的非腫瘤疾?。ㄜ|體的或神經(jīng)性的）方面，沒(méi)有增加的科學(xué)證據[10]。”
【案例分析】切爾諾貝利究竟是怎么出事的
關(guān)于此次事故已有大量的文獻討論，比較詳細的有[14]和紀錄片[15]等?？偟膩?lái)說(shuō)，事故的發(fā)生分為設計缺陷，偶然因素和違規操作幾個(gè)方面：
工作人員并不清楚反應堆的設計缺陷
核電站的廠(chǎng)長(cháng)、總工程師和負責3、4號機的副總工程師沒(méi)有管理大功率核電站的經(jīng)驗
4號機正開(kāi)始停機，進(jìn)行堆芯冷卻實(shí)驗時(shí)，另外有電廠(chǎng)故障，迫使反應堆不得不半功率運行供電，積累了大量氙－135，導致反應堆中毒
允許實(shí)驗開(kāi)始時(shí)，準備充分的白班人員已到下班時(shí)間，換上了缺乏經(jīng)驗和準備的夜班人員
夜班人員要求停止實(shí)驗，被副總工程師拒絕
反應堆中毒，導致功率過(guò)低，為了迅速提高功率，操作員違規抽出了大量控制棒
功率不穩定，自動(dòng)警報系統多次給出各種警報，控制人員并未理睬
反應堆的設計沒(méi)有考慮到水受熱變成蒸汽后，會(huì )減少中子的吸收，導致功率增加，形成正反饋
功率驟增后，緊急停堆按鈕被按下，本該逐漸插入所有控制棒，中斷鏈式反應?？墒强刂瓢舨迦?/3長(cháng)度就卡住了，控制棒有設計缺陷，尾部是石墨而不是中子吸收劑；石墨排開(kāi)了反應堆中可以吸收中子的水，反而導致功率驟增到額定功率的10倍，發(fā)生了蒸汽爆炸和二次爆炸（二次爆炸有多種說(shuō)法，其中核功率驟增（nuclear excursion）較有說(shuō)服力）
工作人員不相信反應堆已被炸毀，向上級報告說(shuō)沒(méi)事，導致了救援行動(dòng)和疏散行動(dòng)的遲緩
切爾諾貝利核電站沒(méi)有設計安全殼，大火引起的高溫導致放射性物質(zhì)直接進(jìn)入1200米的高空，向四周擴散
前來(lái)救火的消防人員并未告知有放射性污染，只是當成一般火災處理[14][15][16]
最終，前蘇聯(lián)方面向反應堆堆芯投入5000多噸的沙子、黏土、硼砂、白云石、石灰石和鉛，形成防護層。此后的1年時(shí)間中，在數十萬(wàn)預備役人員和工人的努力下，反應堆6個(gè)面周?chē)话惭b了6000多噸金屬結構，用1m厚的混凝土封起來(lái)，也就是“石棺”，其底部也安裝了冷卻系統。
關(guān)于此次事故的主要原因，不同報告有不同的傾向性。1992年國際核安全咨詢(xún)組在大量分析事故資料后，肯定了“反應堆結構和設計缺陷是主要原因，操作人員錯誤只是誘發(fā)事故發(fā)生”的結論。國際原子能機構在1996年召開(kāi)的“切爾諾貝利事故”國際會(huì )議上再次肯定了這個(gè)結論。
【吸取教訓】核事故幫助健全核電站安全
三哩島和切爾諾貝利等核事故，促使各國政府重新仔細檢查了核電站的基本安全特性，制定了核電站“用戶(hù)要求文件”，提出了新的設計目標，要求其在安全水平和經(jīng)濟性上都要有提高。這些文件的主要內容是：設計原則為簡(jiǎn)單，堅固，不需要原型堆，反應堆堆芯熔化概率由10^(-3)~10^(-4)，反應堆壽命增加，堆芯換料周期延長(cháng)，非計劃停機頻率降低等等[10]。
核事故的發(fā)生，更是推動(dòng)了更安全、更經(jīng)濟的先進(jìn)反應堆的研發(fā)。研發(fā)大體思路上分為改進(jìn)型、革新型和革命型。它們分別使用了國際上已成熟的先進(jìn)技術(shù)；利用依靠自然規律的非能動(dòng)安全性，簡(jiǎn)化系統，減少設備；以及引入固有安全性概念，從根本上排除了產(chǎn)生事故的可能性。此外，各國還加強了核安全監督和審查機制，并提出了核安全文化的重要性。1991年8月，我國正式成立國家核事故應急委員會(huì )，逐步建立起國家、地方、核電廠(chǎng)三級應急管理機構[10]。
進(jìn)入21世紀，以美國為首的核能發(fā)達國家，提出了“第4代核能系統”計劃，目標是到2030年實(shí)現實(shí)用化。第4代核能系統的主要特點(diǎn)是，廉價(jià)，投資小，建設期短，堆芯融化概率低，無(wú)論發(fā)生什么事故都不需場(chǎng)外應急，能夠通過(guò)對核電站的整體實(shí)驗向公眾證明安全性等等。同時(shí)，還有國家提出“反應堆園區”和“核艦隊”的概念，把新技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)放在“雜食性”上，也就是盡量提高燃料和乏燃料的利用率，把最終的高放射性廢物總量最小化，長(cháng)遠目標是接近或低于天然本底水平[10]。
參考資料：
[1] Wikipedia: International Nuclear Event Scale
[2] G A M Webb et al. (March 2006). "Classification of events with an off-site radiological impact at the Sellafield site between 1950 and 2000, using the International Nuclear Event Scale". Journal of Radiological Protection 26 (1): 33.
[3] Wikipedia: SL-1
[4] "INES - The International Nuclear and Radiological Event Scale"(pdf). International Atomic Energy Agency. 2008-08-01. pp. 2. Retrieved 2011-03-13.
[5] Accidents 1980's
[6] Wikipedia: KS-150
[7] Wikipedia: Tokaimura nuclear accident
[8] Wikipedia: Windscale fire
[9] 《核輻射及其相關(guān)突發(fā)事故醫學(xué)應對》， 龔守良， 劉曉冬， 原子能出版社， 2006
[10] 《核能開(kāi)發(fā)與應用》, 馬栩泉， 化學(xué)工業(yè)出版社， 2005
[11] Wikipedia: Three Mile Island Accident
[12] Wikipedia: List of civilian nuclear accidents
[13] Wikipedia: Kyshtym Disaster
[14] 切爾諾貝利的悲劇是如何發(fā)生的
[15] Discovery記錄片：《拯救切爾諾貝利》
[16] Wikipedia: Chernobyl Disaster
原文地址：http://www.guokr.com/article/17027/
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