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(guó)際上發(fā)生的核事故主要有13起，其中4級(jí)事故6起，5級(jí)事故5起，6級(jí)事故1起，7級(jí)事故1起。每一起事故都是沉甸甸的教訓(xùn)，也為核能安全利用提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)于1990年制定了國(guó)際核能事件分級(jí)表，最低為0級(jí)，最高為7級(jí)，每級(jí)之間造成的影響成對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，大約相差10倍。4級(jí)以上的核事件被稱為核事故，目前國(guó)際上發(fā)生的核事故主要有13起，其中4級(jí)事故6起，5級(jí)事故5起，6級(jí)事故1起，7級(jí)事故1起。每一起事故都是沉甸甸的教訓(xùn)，也為核能安全利用提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)[1]。
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4級(jí)事故——場(chǎng)外無(wú)顯著風(fēng)險(xiǎn)
對(duì)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(duì)當(dāng)?shù)厥澄锏南薅ù胧辽?人死于輻射。
對(duì)反應(yīng)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(dāng)數(shù)量的放射性物質(zhì)，顯著提高了民眾受輻射的幾率。
案例：
●1955年-1979年 英國(guó)溫茨凱爾共發(fā)生5起4級(jí)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(zhuǎn)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(yīng)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(jí)事故。
●1961年1月，美軍的一個(gè)實(shí)驗(yàn)型反應(yīng)堆發(fā)生蒸汽爆炸并熔毀，造成3名操作員死亡。這是美國(guó)境內(nèi)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(dá)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(shè)計(jì)缺陷，在啟動(dòng)核電站時(shí)，突然拔出控制棒導(dǎo)致功率驟增。后來(lái)的設(shè)計(jì)吸取的事故的經(jīng)驗(yàn)，被稱為“卡棒準(zhǔn)則”（"one stuck rod" criterion）。
●1969年10月，法國(guó)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(yīng)堆由于石墨退火（annealing）導(dǎo)致反應(yīng)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(guó)到目前為止最嚴(yán)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(yīng)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(shè)計(jì)缺陷，以及工人沒(méi)有移除新燃料棒上的防潮包裝，導(dǎo)致冷卻異常，反應(yīng)堆過(guò)熱，冷卻回路損壞。拆除設(shè)備和去污工作要到2033年才能結(jié)束[6]。
●1999年9月，日本茨城縣那珂郡東海村JCO核燃料制備廠發(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(yán)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(yīng)。溶液中的水作為中子減速劑，助長(zhǎng)了反應(yīng)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(yīng)。事故的原因被定性為“人為失誤和嚴(yán)重違反安全章程”[7]。
5級(jí)事故——具有場(chǎng)外風(fēng)險(xiǎn)
對(duì)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(duì)當(dāng)?shù)厥澄锏南薅ù胧?，幾個(gè)人死于輻射。
對(duì)反應(yīng)堆的影響：堆芯嚴(yán)重?fù)p壞，一個(gè)裝置泄露了大量的放射性物質(zhì)，顯著提高了民眾受輻射的幾率；可以由臨界事故或火災(zāi)引發(fā)。
●1957年10月，英國(guó)溫茨凱爾1號(hào)反應(yīng)堆發(fā)生火災(zāi)，釋放了大量放射性元素，隨后周邊500平方公里地區(qū)1個(gè)月內(nèi)出產(chǎn)的牛奶被銷毀。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(xiàng)研究指出沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其長(zhǎng)期健康受到了損害[8]。事故造成的原因是人員誤操作導(dǎo)致150根工藝管熔化，反應(yīng)堆石墨起火，持續(xù)了3天[9]。
●1979年3月，美國(guó)三哩島核電站2號(hào)機(jī)組發(fā)生嚴(yán)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(yán)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(guó)國(guó)家核管會(huì)由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，錯(cuò)誤地發(fā)出撤離警告，導(dǎo)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(jī)械設(shè)備故障和人員連續(xù)誤操作，同時(shí)也跟控制室指示器的界面設(shè)計(jì)缺陷有關(guān)。這次事故導(dǎo)致對(duì)主控制室、運(yùn)行規(guī)章和人員培訓(xùn)進(jìn)行了重大改進(jìn)，對(duì)嚴(yán)重事故分析及應(yīng)急對(duì)策高度重視，從而提高了核電站運(yùn)行的安全性[10][11]。
●1952年12月，加拿大恰克河的一個(gè)反應(yīng)堆由于機(jī)械故障和人員失誤，導(dǎo)致功率驟增，發(fā)生氫氣爆炸，堆芯損毀。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明事故沒(méi)有造成放射性污染，也沒(méi)有造成間接財(cái)產(chǎn)和人員傷害[12]。
●1987年9月，巴西戈亞尼亞某放療機(jī)構(gòu)將裝有銫-137的放療機(jī)廢棄，但未將放射源取出，后被人偷走賣(mài)給了廢品收購(gòu)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(qū)和85間房屋受到污染，查出121人體內(nèi)受到銫-137污染，4人死亡[9]。
●2011年3月，由于9級(jí)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(jī)，導(dǎo)致反應(yīng)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(jí)。
6級(jí)事故——重大事故
對(duì)環(huán)境和人的影響：泄露了相當(dāng)數(shù)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(zhèn)附近的放射性廢物儲(chǔ)物罐的冷卻系統(tǒng)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(dá)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(jí)——特大事故
對(duì)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(jì)劃的和進(jìn)一步措施。
●1986年4月，前蘇聯(lián)烏克蘭境內(nèi)的切爾諾貝利核電站4號(hào)機(jī)發(fā)生爆炸。這是人類歷史上最嚴(yán)重的一次核事故。周邊地區(qū)共有約3萬(wàn)多平方公里的土地遭受了嚴(yán)重污染。確診為不同程度急性放射病者134人，有28人在數(shù)周內(nèi)死亡，另有2人死于化學(xué)爆炸和燒傷，有14人在10年內(nèi)死亡。聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)（UNSCEAR）在研究和分析大量已有資料的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論是：“除受照兒童可觀察到甲狀腺癌增加外，在切爾諾貝利13年后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與電離輻射相關(guān)的主要公眾健康影響。沒(méi)有觀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(biāo)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(jù)[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(xiàn)討論，比較詳細(xì)的有[14]和紀(jì)錄片[15]等?？偟膩?lái)說(shuō)，事故的發(fā)生分為設(shè)計(jì)缺陷，偶然因素和違規(guī)操作幾個(gè)方面：
工作人員并不清楚反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)缺陷
核電站的廠長(zhǎng)、總工程師和負(fù)責(zé)3、4號(hào)機(jī)的副總工程師沒(méi)有管理大功率核電站的經(jīng)驗(yàn)
4號(hào)機(jī)正開(kāi)始停機(jī)，進(jìn)行堆芯冷卻實(shí)驗(yàn)時(shí)，另外有電廠故障，迫使反應(yīng)堆不得不半功率運(yùn)行供電，積累了大量氙－135，導(dǎo)致反應(yīng)堆中毒
允許實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，準(zhǔn)備充分的白班人員已到下班時(shí)間，換上了缺乏經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)備的夜班人員
夜班人員要求停止實(shí)驗(yàn)，被副總工程師拒絕
反應(yīng)堆中毒，導(dǎo)致功率過(guò)低，為了迅速提高功率，操作員違規(guī)抽出了大量控制棒
功率不穩(wěn)定，自動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)多次給出各種警報(bào)，控制人員并未理睬
反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到水受熱變成蒸汽后，會(huì)減少中子的吸收，導(dǎo)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?zhǔn)椒磻?yīng)。可是控制棒插入1/3長(zhǎng)度就卡住了，控制棒有設(shè)計(jì)缺陷，尾部是石墨而不是中子吸收劑；石墨排開(kāi)了反應(yīng)堆中可以吸收中子的水，反而導(dǎo)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(yīng)堆已被炸毀，向上級(jí)報(bào)告說(shuō)沒(méi)事，導(dǎo)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(shè)計(jì)安全殼，大火引起的高溫導(dǎo)致放射性物質(zhì)直接進(jìn)入1200米的高空，向四周擴(kuò)散
前來(lái)救火的消防人員并未告知有放射性污染，只是當(dāng)成一般火災(zāi)處理[14][15][16]
最終，前蘇聯(lián)方面向反應(yīng)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(hù)層。此后的1年時(shí)間中，在數(shù)十萬(wàn)預(yù)備役人員和工人的努力下，反應(yīng)堆6個(gè)面周?chē)话惭b了6000多噸金屬結(jié)構(gòu)，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(tǒng)。
關(guān)于此次事故的主要原因，不同報(bào)告有不同的傾向性。1992年國(guó)際核安全咨詢組在大量分析事故資料后，肯定了“反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)缺陷是主要原因，操作人員錯(cuò)誤只是誘發(fā)事故發(fā)生”的結(jié)論。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)在1996年召開(kāi)的“切爾諾貝利事故”國(guó)際會(huì)議上再次肯定了這個(gè)結(jié)論。
【吸取教訓(xùn)】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(guó)政府重新仔細(xì)檢查了核電站的基本安全特性，制定了核電站“用戶要求文件”，提出了新的設(shè)計(jì)目標(biāo)，要求其在安全水平和經(jīng)濟(jì)性上都要有提高。這些文件的主要內(nèi)容是：設(shè)計(jì)原則為簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，不需要原型堆，反應(yīng)堆堆芯熔化概率由10^(-3)~10^(-4)，反應(yīng)堆壽命增加，堆芯換料周期延長(zhǎng)，非計(jì)劃停機(jī)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(jì)的先進(jìn)反應(yīng)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(guó)際上已成熟的先進(jìn)技術(shù)；利用依靠自然規(guī)律的非能動(dòng)安全性，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，減少設(shè)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(guó)還加強(qiáng)了核安全監(jiān)督和審查機(jī)制，并提出了核安全文化的重要性。1991年8月，我國(guó)正式成立國(guó)家核事故應(yīng)急委員會(huì)，逐步建立起國(guó)家、地方、核電廠三級(jí)應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)[10]。
進(jìn)入21世紀(jì)，以美國(guó)為首的核能發(fā)達(dá)國(guó)家，提出了“第4代核能系統(tǒng)”計(jì)劃，目標(biāo)是到2030年實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。第4代核能系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是，廉價(jià)，投資小，建設(shè)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(yīng)急，能夠通過(guò)對(duì)核電站的整體實(shí)驗(yàn)向公眾證明安全性等等。同時(shí)，還有國(guó)家提出“反應(yīng)堆園區(qū)”和“核艦隊(duì)”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(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)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(yī)學(xué)應(yīng)對(duì)》， 龔守良， 劉曉冬， 原子能出版社， 2006
[10] 《核能開(kāi)發(fā)與應(yīng)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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