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2011年3月11日，日本福島第一核電站經歷東部海域9.0級大地震后停堆；12日下午，一號機組發(fā)生爆炸；3月14日，三號機組發(fā)生兩次爆炸。日本原子能安全保安院將其核泄漏事故等級提高至最嚴重的7級，與切爾諾貝利核電站同級。但該機構同時指出，由于福島第一核電站的爆炸是“化學因素”引起，非核爆炸，因此釋放的放射性物質要比切爾諾貝利核電站少。 根據相關國際組織和東京電力公司的調查與分析，導致福島核事件的主要原因有以下幾個方面： 一是設計的缺陷和建設時對自然災難引發(fā)的風險評估不足
圖1.日本福島第一核電站1至5號機使用的典型沸水堆與馬克1型圍阻體截面圖（橘色曲線勾勒出一次圍阻體的輪廓，壓力控制池在底座周圍形成一個環(huán)形槽）。 1：堆芯、燃料棒 2：混凝土屏蔽塞（可開啟更換燃料） 5：乏燃料池 8：壓力容器 10：混凝土屏蔽墻 11：不銹鋼干井 13：埋置的混凝土 18：水（濕井） 19：外殼被埋置部分 20：底座 21：反應堆建筑 22：燃料更換平臺 24：壓力控制池 25：排氣口 26：起重機（用于搬運燃料棒及替換組件） 27：乏燃料 28：冷凝液管 29：從渦輪發(fā)電機組來的冷水管 30：往渦輪發(fā)電機組去的蒸氣管 39：反應控制棒 31：反應控制棒驅動（可調整反應控制棒插入深度以調節(jié)反應性） 20世紀60年代，通用電氣（GE）開始生產的加壓沸水反應堆采用了馬克1型圍阻體，并使用了建造容易，尺寸較小、造價較為廉價的設計結構。這種反應堆稱為“馬克1型反應堆”。上世紀80年代后期，通用電氣部分內部文件曝光，內容指稱馬克1型反應堆未經足夠測試，存有影響安全的設計瑕疵，導致數家公用事業(yè)公司、發(fā)電廠經營者曾打算對通用電氣提告。由于當時這種反應堆在核能發(fā)電產業(yè)和監(jiān)管官員當中的接受度頗高，最終美國核電廠并沒有停產“馬克1型反應堆”，而是僅僅進行了針對性的改造，增加了排氣系統，以便在過熱的狀況下也能降壓。通用電氣的設計師未考慮極端自然災害發(fā)生時的風險，例如發(fā)生超強地震并伴隨海嘯。福島第一核電廠的6座反應堆中，有5座是馬克1型反應堆。在冷卻系統出現故障的情況下，馬克1型反應堆經不起爆炸和氫氣膨脹的帶來沖擊，最終不幸發(fā)生了堆芯熔毀的災難性事故。 二是核島設備存在安全隱患 東京電力公司最近重新模擬了福島反應堆冷卻系統功能停止后的事故現場。經分析，該公司確定，當時反應堆外殼結構的溫度至少為250℃，遠遠超過正常運行的溫度60℃，而壓力也遠遠超出設計值。極高的溫度和壓力值似乎造成了福島核電站中的環(huán)氧樹脂密封貫穿件失靈，并導致易燃的氫氣泄漏。通常，環(huán)氧樹脂或橡膠用在核電站貫穿件密封部分或接口處，在高溫、高壓作用下，密封部分效用下降，導致氫氣泄漏（氫氣通過安全殼的貫穿件部分泄漏），從而引發(fā)系列爆炸和最終局面失控。電氣貫穿件是保障核島安全的重要安全裝置，在保證反應堆安全殼結構完整性的同時為安全殼內的設備提供各種電氣通路，在反應堆事故工況下，承受一定的壓力；密封技術是影響電氣貫穿件功效及其安全性的主要因素。核島電氣貫穿采用環(huán)氧樹脂密封的較多，70年代至80年代間美國核管理委員會（Nuclear Regulatory Commission）77-06號公告，IEB82-04公告，86-104和88-29號公告記錄過數起因貫穿件密閉性能減弱引發(fā)核島泄露的事故，但常規(guī)狀態(tài)下事故隱患容易被覺察和控制，因此沒有引發(fā)業(yè)界更多關注。東京電力公司對福島核泄漏事件的分析表明，核電站應用安全保障設備的耐高溫性和抗壓性需考慮事故和突發(fā)事件下的承受力。鑒此，日本Hitachi GE計劃2012-2013年期間將下屬核電站的電氣貫穿使用的環(huán)氧樹脂封裝產品全部替換成耐溫和耐壓性能更好的無機材料封裝。
圖2.東京電力公司2011年6月21日關于福島核電站1&2號反應堆氫爆炸事故調查推測報告：高溫/高壓造成密封功能降低，導致氫氣泄露（氣體通過安全殼貫穿部位泄露，引發(fā)爆炸） 三是運營和審查機構失職 福島第一核電站一號機組在2011年達到40年的商業(yè)運營年限，東京電力公司考慮到經濟利益，決定申請一號機組延壽20年。在處理福島核電事故的過程中，操作員一直在采取比較保守的冷卻方式。雖然有機會，但是直到爆炸發(fā)生也沒有向堆芯內注入硼水。一方面是不希望反應堆就此報廢，一方面是對反應堆的承受能力抱有僥幸心理。客觀的說，操作人員在最大限度保護反應堆，但是沒有在最大程度上保護公眾的安全。2012年2月19日，日本前首相菅直人接受采訪時承認，福島第一核電站選址錯誤，并稱沒有充分考慮大海嘯威脅，輻射泄漏是“人禍”。 四是緊急情況下應急管理經驗缺失 日本民間調查機構“福島核事故獨立驗證委員會”匯總報告稱，核事故發(fā)生時首相官邸的應對“手忙腳亂”，“無謂的混亂提高了情況惡化的風險”。2012年3月8日，日本經濟產業(yè)大臣枝野幸男承認政府在處理福島核事故時存在信息不暢的現象，影響了核事故的處理進程。 ? 2011年福島核事故的發(fā)生對世界核電發(fā)展無疑是一記警鐘，警示人們發(fā)展核電工業(yè)必須居安思危，未雨綢繆，在設計建設之初就應充分評估各種風險，建成運行之后更應下功夫完善自身核電管理機制、決策機制、緩解措施、應急手段等，在借鑒世界各國經驗的基礎上，提高自身核電技術的研發(fā)能力、加強隊伍的管理力度、提高核電站的管理水平、強化風險防孔是措施，并注意做好以下四個方面的工作： 一、做好核電知識的普及 在人類尚未找到更好替代能源之前，發(fā)展核電將是解決能源問題的重要選項。目前，我國核電比例與一些發(fā)達國家相比相對較小，發(fā)展核電曾被多方面看好并寄予厚望。針對這種氛圍，中科院院士、中科院理論物理研究所研究員何祚庥在接受媒體采訪時指出，“我國核電還有很大發(fā)展空間，但不應該一哄而上”。日本福島核事故發(fā)生后，世界各國媒體雖進行了大量報道，但普通民眾對核電知識及核電技術的發(fā)展了解仍比較有限。因此，應加強這方面知識的宣傳力度，提高相關信息的透明度和公眾的安全意識。 二、選用反應堆技術應堅持先進適用原則 切爾諾貝利核事故和三哩島核事故之后，為了提升核電的安全等級，很多國家開始著手進行三代技術的研究。根據美國核管會要求，三代堆芯嚴重損傷頻度需再下降一個數量級，達到100個反應堆連續(xù)運行1000年，才會出現一次堆芯熔融的嚴重事故。日本福島事故對先進堆有巨大的促進意義。目前，世界上還沒有正式運行的三代堆，三代技術的代表包括美國的AP1000和歐洲的ERP。我國已從美國和法國分別購買引進了AP1000和ERP技術，浙江三門正在建造世界上第一個AP1000核電項目。目前，由我國清華大學核能與新能源研究院自主研發(fā)的第四代核反應堆技術也在山東石島灣開展示范堆建設。 2011年3月23日，美國《紐約時報》刊登一篇普林斯頓大學教授的文章認為，福島核事故表明需要建設更加安全的反應堆。高溫氣冷堆的設計應用前景看好。中國正在計劃建設兩個原型反應堆模塊。這樣一個示范工程將決定這種反應堆是否能在世界范圍內具有商業(yè)可行性。美國能源部應當利用其國立實驗室的知識協助中國獲得成功。面對這樣一個必須兼顧安全性和經濟性的世界性難題，中國已經走到世界的最前沿，每個決策都是創(chuàng)新的，一舉一動都受到了世界同行的關注和評判。 三、完善核電風險評估機制 核電發(fā)展安全機制應建立在對風險的長期和綜合評估上。核電發(fā)展沒有相對較安全，只有必須保障最安全。中國人口眾多，地貌與氣候復雜，重視超設計基準的多重自然災害或極端自然災害與次生災害疊加事故的影響，提高并統一完善核電建設各種安全標準是內陸發(fā)展核電必須充分考慮的因素。 核電要實現最佳的安全性，不僅需要好的規(guī)劃和工程技術，還需要負責任和有透明度的社會環(huán)境。對核電事故的風險評估不僅僅要參考核電事故發(fā)生后直接的人員傷亡和經濟損失，還要從長期影響綜合計量。以日本福島為例，根據官方及核電廠營運商東京電力公司(TEPCO)的福島核電站清理“路線圖”，核電站僅完成廢爐恐需費時40年，福島事故的泄漏影響迄今為止還有待評估。以福島同樣被定義為7級事故的蘇聯切爾諾貝利核電站為例，1986年反應堆發(fā)生爆炸當場造成30人當場死亡，8噸多強輻射物泄漏。核泄漏事故使電站周圍6萬多平方公里土地受到直接污染，320多萬人受到核輻射侵害，25年后的今天，當地人仍在食用被放射性污染的食品（如牛奶、蔬菜、水果和蘑菇等）。其中，最主要的污染物就是銫-137，這也是福島第一核電站的“重污染物”。 四、加強核電管理隊伍建設提高應急處置能力 2007年11月，我國發(fā)布首部《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》確定，到2020年，我國核電運行裝機容量爭取達到4000萬千瓦，在建核電容量達到1800萬千瓦左右。 國家發(fā)改委能源研究所所長韓文科認為，中國核電事業(yè)存在核戰(zhàn)略、規(guī)劃、管理體系、核基礎研究和人才等問題。其中核戰(zhàn)略、規(guī)劃等問題正在逐步解決，但是人才問題較為嚴重，也是短期很難解決的問題，卡脖子最厲害。“雖然在俄羅斯成批見習訓練一批技術人員及20多年自我培養(yǎng)，但還是滿足不了即將來臨的核電高峰。”據估算，在未來十幾年，我國的版圖上將新出現40臺以上核電機組。以行業(yè)的需求看，一臺百萬千瓦級核電機組，需4年以上建設高峰期，需要各類專業(yè)技術和管理人員上千人，其中相當數量人員應是具備相關經驗的“高端人才”，而培養(yǎng)一個符合條件的核電站主控室操作員需要8到10年的時間。因此，抓緊這方面的工作已刻不容緩。 |
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一年后反思：日本福島核事故發(fā)生的主要原因有哪些
發(fā)布時間：2012-05-09
來源：中國核能行業(yè)協會網站
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