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福岛核电站事故之浅见
中广核台山核电2011届准员工
葛智伟
一、福岛核电站简介 a)、核电站介绍
福岛核电站位于北纬37度25分14秒，东京141读2分，地处日本福岛工业区。它是目前世界最大的核电站，由福岛一站、福岛二站组成，均为沸水堆。福岛一站
机组
1号机
2号机
3号机
4号机
5号机
6号机
福岛二站 堆型
BWR-3 BWR-4 BWR-4
BWR-4 BWR-4 BWR-5
服役
1970 1974 1976
1978 1978 1979
电功率
460MW 784 MW 784 MW
784 MW 784 MW
1100 MW
核岛供应商
General Electric
General Electric
Toshiba
Hitachi
Toshiba
General Electric
机组
1号机
2号机
3号机
堆型
BWR-5
BWR-5
BWR-5
服役
1982
1984
1985
电功率
1100MW
1100MW
1100MW
核岛供应商
Toshiba
Hitachi
Toshiba 4号机
BWR-5 1987 1100MW Hitachi
b）、沸水堆系统
双层安全壳结构，内层是钢衬安全壳，外层 是混凝土安全壳。
全厂断电时，压力容器内高压蒸汽通过主蒸汽管线的安全阀释放到安全壳内的抑压水池。全厂断电时，非能动隔离冷凝系统可以排除部分衰变热，但按设计能力不足以冷却堆芯。这也是日本地震造成断电之后，福岛核电引发融堆现象的直接原因。c)、历史事故
1978年，福岛第一核电站曾经发生临界事故，但是事故一直被隐瞒至2007年才公之于众。2005年8月，里氏7.2级地震导致福岛县两座核电站中存储核废料的
2006年，福岛第一核电站６号机组曾发生放射性物质泄漏事故。
2007年，东京电力公司承认，从1977年起在对下属３家核电站总计199次定期检查中，这家公司曾篡改数据，隐瞒安全隐患。其中，福岛第一核电站１号机组，反应堆主蒸汽管流量计测得的数据曾在1979年至1998年间先后28次被篡改。原东京电力公司董事长因此辞职。
2008年6月，福岛核电站核反应堆5加仑少量放射性冷却水泄漏。官员称这没有对环境和人员等造成损害。
二、福岛核电站事故分析
1、福岛核电站事故后果 截至 3 月 16 日下午，福岛第一核电站 6 座反应堆及福岛第二核电站 4 座反应堆现状如下：
福岛第一核电站
1号反应堆：冷却系统失灵，核芯部分融毁，冒出蒸气，氢爆炸导致建筑物受损，海水注入进行中；
2号反应堆：冷却系统失灵，海水注入进行中，燃料棒曾短时完全暴露出水面，冒出蒸气，受 3号反应堆爆炸影响建筑物受损，安全壳受损，有可能发生融毁；
3号反应堆：冷却系统失灵，可能发生部分核芯融毁，冒出蒸气，海水注入进行中，氢爆炸造成建筑物受损，反应堆周边核辐射量大幅上升，冒出烟雾，安全壳可能受损；
4号反应堆，地震发生时处于维修状态，发生的火情可能是由乏燃料储水池氢爆炸引起的，储水池水面高度未能检测到，反应堆建筑物发生火情，目前没有进行注水降温作业；5 号和6号反应堆：地震发生时处于维修状态，乏燃料储水池温度轻微上升。
福岛第二核电站
1号、2号和 4 号反应堆：冷却系统失灵，冷停堆处理。
2、福岛核电站事故分析 a)、堆芯核燃料发生融化
这次日本核事故是在一连串灾害的打击下引发的。核反应堆的一个特点是在停堆后仍需要对堆芯进行冷却，因为核燃料有自衰变余热，虽然比人控裂变产生的热量小的多，但是如果长时间得不到冷却，也会使得堆芯达到上千度的温度，导致核燃料棒融化，然后是烧穿外层保护的钢壳、混凝土结构等，造成核泄漏。
而在反应堆停堆的情况下，余热冷却系统的泵所需的电力就需要从外部输入。一般情况会准备多路外电网输入，同时每台机组一般有2台应急柴油发电机供电，而且同一电厂内的其他机组的应急柴油发电机也可以互相备用。
但在这次强烈地震后，日本福岛第一核电厂的外电网全部瘫痪了，自身的应急柴油发电机在运行一小时后，也因为海啸的袭击而全部丧失，这就导致失去所有外部电源供应，堆芯失去强迫冷却手段。因此造成了堆芯核燃料的融化。b）、反应堆中引发爆炸的氢气来源
核燃料棒的包壳中有一种叫锆的金属元素。用核动力发电，每一百万千瓦的发电能力，一年就要消耗掉20到25吨金属锆。它具有低的热中子吸收截面，作为核燃料包壳和结构材料，它处在核反应堆核能裂变反应、核能转换成热能的释发部位，又是防止反应堆放射性裂变产物向外逸出的首道屏障。
但问题是，锆在高温下，会与水蒸汽产生剧烈的化学反应，锆将水分解为氢和氧，于是产生了大量的氢气，同时伴随着放热。这种反应通常会发生在压水堆丧失冷却事故的后期阶段，核燃料元件棒束未被冷却液浸没而处于裸露状态，就产生了锆水反应。但反应堆都会设计和安装排氢系统，以避免爆炸的产生。
日本反应堆的排氢系统已经没有能源供应或已经在地震中损毁，所以没有正常工作，于是最终引发了这场悲剧。c）、发生爆炸的具体过程
福岛核电站发生的爆炸属于化学爆炸，是由泄漏到反应堆厂房里的氢气和空气反应发生的爆炸。
在地震后，日本有关方面12日努力恢复电源并派出了自卫队的核生化武器应对部队，向反应堆内输送了大量的冷却水。特别是当地时间15时20分，为加快冷却效果，日本政府下令自卫队再加大投入，从附近各地水源地取水输送到核电站现场。
但正是往反应堆内加注冷却水的时候，在当地时间16时53分左右，突然发生了爆炸。很可能就正是输送大量冷却水的行为，导致了锆水反应的产生。日本在抢救时没有料到核燃料元件棒束已经处于裸露状态，输送大量冷却水产生了氢气，引发了爆炸。剧烈的混合可燃气体爆炸，炸开了核电站反应堆厂房。
三、总结
1、福岛事故原因总结
灾前和灾后忽视安全隐患和疏于管理是造成本次事故的主要原因。
此次失事的福岛核电站是60年代设计、1971年建成的老式核电站，由于缺乏外部厚实安全壳，只有内部钢安全壳。让其在极端情况下的安全防护措施仍存在一定问题。福岛核电处于地震带上，而选址、备用电源等设计欠缺妥善的考虑。而此前福岛核电站对发生的多起小事故隐瞒和忽视，使得安全隐患未能的到妥善处理。这是造成事故发生的直接原因。日本政府以及东京电力公司在事故发生之初以及过程中的处理手法值得质疑。东京电力福岛第一核电站２号机组反应堆水位１４日晚出现下降，一时间燃料棒几乎完全露出，其原因竟然是在向反应堆堆芯灌注冷却水时，负责水泵的工作人员到别处巡逻，没有注意到水泵燃料耗尽。这样低级的失误，简直令人难以置信。日本当局在事故最初对事故的严重程度没有足够认识，一名日本官员在事故刚发生时甚至说，核电站泄漏的放射线剂量仅相当于人们在医院利用医学器械进行放射线身体检查时承受的剂量。这根本就是荒谬。这是造成事故持续恶化的的主要原因。
2、福岛事故对中国核电事业的启示 在能源紧缺的当下，核电事业不应受到此类事故的影响，安全合理的发展核电事业势在必行。当然，在核电站运行过程中，从上倒下贯彻安全意识是十分必要的。在实际工作中，应保持严谨的态度，坚守各自工作岗位，维持核电的安全运行。
中国正在运行和建造以及待建造的各核电站十分重视应对各类突发事件的考量。中国最早的核电站浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站是引进80年代的法国压水堆技术，既有内部钢密闭安全壳，也有外部混凝土防爆安全壳。安全壳是坚固的90厘米厚混凝土外墙，里面衬有防辐射金属材料，是核反应堆最重要的安全保障措施。即使在最坏的情况下，压水堆核电站的反应堆机组核燃料棒融化，彻底损毁。密闭的反应堆安全壳也能把绝大部分的放射性物质都控制起来。对周围环境和人员也基本没有任何影响。
对社会宣传核科普知识，减少不必要的核恐慌，理智应对核能应用，也是每个核电人应有的义务。
2011-3-18 7:35:08 国际电力网 网友评论
中广核集团正在全面分析日本福岛核电站事故的发生及演变过程，总结这一事件给核电站设计、建造和运行带来的启示。
日本大地震引发核危机，也引发世人对核电站安全的担忧：国内核电站安全性如何，在诸如地震等重大自然灾害来临时，有没有能力应对并保证安全？
为此，记者3月16日联系采访了中国广东核电集团，对方称：中广核集团已采取防范日本类似事故的安全措施。针对可能出现的问题，中广核集团通过可靠的设计、高质量的建设、高效率运行管理来避免堆芯熔化。
针对堆芯熔化事故，中广核所属核电站设置了多道安全屏障和多个专门针对事故的安全系统，安全系统均采用冗余设计（一个部件出现故障并不影响安全功能）。在失去外电源的情况下，由应急柴油机可靠地供电。大亚湾核电站、岭澳核电站各机组在已分别配备应急柴油机的前提下，还采取专门增加了一台备用柴油机、小汽轮机等措施来处理在全厂失电后自动启动给重要设备供电，以避免发生堆芯熔化的情况。
针对氢气爆炸情况，设置了预防、监测、行动和措施等多道防线。设计上采取了措施防止此种情况发生，设置了多种可靠的监测方式监测主系统中的氢气浓度，并通过氢气复合器和氢气点火器等专设安全设施，可以控制事故情况下氢气水平，防止氢爆。
另外，中广核方面还称，中广核集团核电厂址的选择以及核电厂的设计均严格遵照中国国家核安全法规和国际原子能机构（IAEA）的核安全标准规范的要求进行。在设计过程中还充分考虑了当今世界核电厂运行经验反馈，特别是安全事件的反馈，以保证核电厂的设计更安全。
在核电厂厂址选择过程中，根据国家关于核电厂厂址选择的相关法规、导则对厂址的地震、地质、水文（包括地震引发的海啸）、气象（特别是极端气象）等厂址自然条件、外部人为事件的影响以及核应急条件进行充分论证，以确认厂址适宜建设核电厂。厂址选择的结论需经过国家严格的核安全审评。
在核电厂的设计上，根据国家核电厂设计的相关安全法规，坚决贯彻“纵深防御”的设计要求，实施多道安全屏障和实体保护措施。设计中设置了多项专设安全设施以应对各种设计基准事故，即使发生设计基准事故，核电厂可顺利进入安全状态；此外，还针对核电厂发生概率极低的严重事故设计了多种缓解措施，可有效防止和控制严重事故的后果。通过上述各种技术手段，中广核集团设计的核电厂可最大限度地避免核安全事故的发生，能够确保核电厂安全。
在防地震方面，由于中国大陆发生地震的强度和频度远低于日本，中广核集团在核电站选址阶段已充分考虑到了地震对厂址安全的影响，所选厂址地震水平均较小，地震风险低。我国核电厂址大多位于欧亚板块的东南部的沿海地带，远离构造变形强烈的南北构造带和菲律宾海板块俯冲带，厂址附近无断裂带，历史上也未出现过超过5级的地震，不会出现与本次震级相当的地震。
我国核电厂厂址选择和抗震设计遵循的规范是现行有效的、与国际通用的标准。对于厂址地震和设计地震水平的确定留有余量，在设计上层层设防。抗震设计是保守、安全的。另外，核电厂包容堆芯的反应堆厂房结构设计条件严苛，考虑地震作用、飞机撞击、外部爆炸、龙卷风等，结构刚度大、强度高，具有足够安全性。核电站地震监测系统也是完备、有效的。
在防海啸方面，中广核在厂址选择方面充分考虑海啸的影响。我国东部沿海属于边缘海，海水不深约几十米，而海啸的传播需要近千米的水深。边缘海与外海之间一般都有“岛弧”相隔，“岛弧”就是一系列的岛链，地震波造成的海啸只能从岛链的缝隙中传进来，能量有限。我国海岸记录到的海啸最高在0.5米左右，各核电站厂址很难出现类似日本发生的强烈海啸。
对于已建、在建核电厂在总平面布置设计时，中广核均考虑了海啸增水对电厂运行安全的影响，根据我国沿海发生最大海啸和风暴潮的最大值，采用了包络设计（取最大值）。已建、在建核电厂在防止海啸增水影响厂址安全方面，均是安全可靠的。采取了这些措施后，防波堤、防浪堤可以在最大台风浪的情况下保证护岸结构基本稳定，地震发生后保证护岸结构基本稳定，不丧失防浪功能。
另外，中广核还建立了应急机制。在核电站选址的过程中，综合考虑了周边群众的安全。在厂址确定后，针对可能受到的影响，核电站的周边被划分为不同的应急区域。在核电站建设和运营过程中，根据国家规定，核电站建立了完备的应急计划、应急设备和应急体系，并进行定期的应急演习，确保核电站在可能发生事故时周边群众能及时安全地得到转移。
中广核还称，中广核集团正在全面分析日本福岛核电站事故的发生及演变过程，总结这一事件给核电站设计、建造和运行带来的启示。已要求各相关单位要认真汲取和深入剖析此次福岛核电站事故的经验，加强对核电站设计、建造、运行等各个环节的管理，尤其针对各种自然灾害做好应对预案，以实际行动，切切实实守护好核安全，切切实实承担起对国家、对人民应有的责任，积极保障中国核电事业的健康发展。
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