直面核事故，敬畏核安全（一）
陈钊 2014-03-22
2014年的核安全峰会将于3月24-25日在荷兰海牙举行，全球53个国家、58位领导人将出席此次会议。虽然这次核安全峰会的主要议题是防止核恐怖主义，但作为核安全领域的另一个重要议题，核事故同样值得我们关注。
支持核电的人会不予余力地宣传核电是一种安全、清洁、高效的能源，而反对核电的人则会拿出一张张令人毛骨悚然的核事故照片来告诉民众核电是多么的可怕。世界上可能再也找不出一项技术，让支持派和反对派的意见反差如此之大了。然而，不管是“挺核”人士，还是“反核”人士，面对核事故，我们不应该是刻意隐藏，也不应该是肆意渲染，而应该是客观、实事求是地来直面核事故。
从二十世纪50年代开始到现在，核电已经发展了60多年。在这60多年的发展过程中，一共出现了三次重大核事故。这三次重大核事故出现在不同时期，也分布在不同地区。它们分别是：1979年发生在美国的三哩岛核事故，1986年发生在前苏联（现乌克兰）的切尔诺贝利核事故，和2011年发生在日本的福岛核事故。在这里，我们说的是发生在美国的三哩岛核事故，而不说美国三哩岛核事故。这是因为核事故是没有国界的，每一次核事故的后果都会影响整个世界，只是这些事故发生在了美国、苏联和日本而已。以下，让我们逐一回顾一这三次重大核事故。
（一） 三哩岛核事故
三哩岛核事故是核电历史上第一次出现堆芯熔化的重大核事故，它是由一系列人为操作失误和机械故障的不断叠加造成的。但三哩岛核事故的后果并不是特别严重，既没有造成人员死亡，也没有出现大规模的放射性泄漏。然而，作为历史上第一次核事故，各国媒体大肆报道，加深了民众对核能的恐慌，也激发了西方反核潮流，反核开始成为了环保人士的工作内容之一。
三哩岛核事故堆芯熔化示意图 三哩岛核事故的媒体报道
事故过程
1979年3月28日凌晨4时，位于美国宾夕法尼亚州首府哈里斯堡东南方向16公里处的三哩岛核电站二号机组（TMI-2）正常运行，三名工作人员正在清洗汽轮机的凝结水系统。在清洗凝结水系统中，由于操作失误，导致汽轮机停机。汽轮机停机导致了二回路冷却能力下降，反应堆内温度和压力不断上升。这时，核电站的控制系统自动启动泄压阀，并自动实现紧急停堆。至此，上述的一切只是一件人为操作失误引起的反应堆紧急停堆事件，还不属于事故。
但是，泄压阀由于机械故障，自动开启后无法自动关闭，反应堆内的冷却剂不断向外泄漏，水位不断下降。对于这种情况，核电站的专设安全系统也早有准备，高压安注自动启动。高押安注是通过其他系统给反应堆额外注水，以确保反应堆得到有效冷却。至此，事件已经发展成为事故了，当还属于设计基准事故，即设计中就已经考虑到有可能发生的事故。
但是，荒唐的事情发生了。在高压安注系统启动之后，反应堆出现了一系列的安全警报，
操作人员错误地解读警报信息，人为把高压安注的水泵关闭了。这就导致了注入反应堆里的水流量小于从泄压阀泄漏出去的水流量，也就是说反应堆内的水位在不断减少。当堆内的冷却剂减少到不足以覆盖堆芯之后，燃料棒温度不断升高，直至最后发生堆芯熔化。
事故后果
三哩岛核事故是核电历史上第一次出现堆芯熔化的核事故。它是由一系列人因事故和机械故障的不断叠加造成的，但它的后果并不是特别严重。整个事故期间，有3名工作人员受到了40毫西弗剂量（工作人员每年可以接受50毫西弗的剂量）的辐照，1名工人的前臂皮肤受到了500mSv的辐照，1名工人的手指因进行反应堆冷却剂取样操作而受到1500mSv的辐照。整个事故中，无人员受伤和死亡。核电站周围15英里内大约有14.4万人撤离（大部分人是自动撤离），但不到一月的时间，几乎所有人都回到了原住地。
三哩岛核事故的事故后果影响能够控制得如此之小，最主要的原因是它设计了安全壳。安全壳是一个墙厚达到1米的钢筋混凝土构筑物，它的坚固程度可以承受飞机的撞击。在三哩岛核电站内部发生堆芯熔化之后，释放出来的放射性物质全成功地控制在了安全壳以内，从而保护了周围公众不受核辐射的影响。
三哩岛核事故让核电站的设计人员认识到了堆芯熔化是可能发生的，在此之前大部分设计人员认为这是不可能发生的事情，因为他们设计了足够多的保护措施。在三哩岛事故之后，设计人员在防止堆芯熔化事故方面开展了大量的设计研究工作，有效提高了新建反应堆在这方面的抵抗能力。
（未完）
作者简介：
陈钊（1987-），男，广东潮州人，中国科学技术大学核科学技术学院博士生，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）核能技术研究所国家公派联合培养博士生，从事先进核能系统的设计与安全分析研究。
E-mail: zchen214@mail.ustc.edu.cn
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自陈钊科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-489092-778367.html?mobile=1
收藏
