福岛核电站爆炸事故分析Word格式文档下载.docx
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1971年3月
福岛第一核电站2号
76
1974年7月
福岛第一核电站3号
1976年3月
福岛第一核电站4号
1978年10月
福岛第一核电站5号
1978年4月
福岛第一核电站6号
106.7
1979年10月
福岛第二核电站1号（FukushimaII）
1982年4月
福岛第二核电站2号
1984年2月
福岛第二核电站3号
1985年6月
福岛第二核电站4号
1987年8月
玄海核电站1号（Genkai）
PWR
52.9
九州电力
1975年10月
玄海核电站2号
1981年3月
玄海核电站3号
112.7
1994年3月
玄海核电站4号
1997年7月
滨冈核电站1号（Hamaoka）
51.5
中部电力
滨冈核电站2号
80.6
1978年11月
滨冈核电站3号
105.6
滨冈核电站4号
109.2
1993年9月
滨冈核电站5号
ABWR
132.5
2005年1月
东通核电站1号（Higashidori）—东北电力
105.3
东北电力
2005年12月
伊方核电站1号（Ikata）
53.8
四国电力
1977年9月
伊方核电站2号
1982年3月
伊方核电站3号
84.6
1994年12月
柏崎·
刈羽核电站1号（Kashiwazaki-Kariwa）
1985年9月
刈羽核电站2号
1990年9月
刈羽核电站3号
1993年8月
刈羽核电站4号
1994年8月
刈羽核电站5号
1990年4月
刈羽核电站6号
131.5
1996年11月
刈羽核电站7号
美滨核电站1号（Mihama）
32
关西电力
1970年11月
美滨核电站2号
47
1972年7月
美滨核电站3号
78
1976年12月
大饭核电站1号（Ohi）
112
1979年3月
大饭核电站2号
1979年12月
大饭核电站3号
1991年12月
大饭核电站4号
1993年2月
女川核电站1号（Onagawa）
49.8
1984年6月
女川核电站2号
79.6
1995年7月
女川核电站3号
2002年1月
川内核电站1号（Sendai）
1984年7月
川内核电站2号
1985年11月
志贺核电站1号（Shika）
50.5
北陆电力
1993年7月
志贺核电站2号
130.4
2006年3月
岛根核电站1号（Shimane）
中国电力
1974年3月
岛根核电站2号
79.1
1989年2月
高滨核电站1号（Takahama）
1974年11月
高滨核电站2号
1975年11月
高滨核电站3号
83
1985年1月
高滨核电站4号
东海核电站2号（Tokai）
日本原子能发电公司
泊核电站1号（Tomari）
55
北海道电力
1989年6月
泊核电站2号
1991年4月
泊核电站3号
91.2
2009年12月
敦贺核电站1号（Tsuruga）
34.1
1970年3月
敦贺核电站2号
111.5
1987年2月
文殊快堆
中子原型堆
24.6
JAEA
1994~95年运行，等待重新启动
合计：
57台
4873.5万千瓦
表2日本在建、规划、定购或邀请的核电机组
单机容量（万千瓦）
开工时间
大间核电站（Ohma）
138.3
日本电源开发
2007年8月
2012年
岛根核电站3号（Shimane）
137.3
2011年12月
敦贺核电站3号（Tsuruga）
APWR
153.8
2010年10月
2016年
敦贺核电站4号
2017年
福岛第一核电站7号（FukushimaI）
138
2009年
2013年
福岛第一核电站8号
2014年
东通核电站1号（Higashidori）
138.5
2008年
东通核电站2号
2011年
上关核电站1号（Kaminoseki）
上关核电站2号
东通核电站2号—东北电力
2018年
浪江·
小高核电站（Namie-odaka）
82.5
川内核电站3号（Sendai）
110
当地政府已经发出邀请
13台
1741.8
日本福岛第一核电站位于福岛县双叶郡大熊町沿海。
福岛第一核电有6台机组，1号机组439兆瓦，为BWR-3型机组，1970年下半年并网发电，1971年投入商业运行；
2号至5号机组为BWR-4型，760兆瓦，1974-1978年投产；
6号机组为BWR-5型，1067兆瓦，1979年投产。
六台机组在同一厂址，全是沸水堆，均属于东京电力公司，装机占现役核电装机9.33%，发电量占日本总发电量近6%，主要经由500kV网络向东京送电。
图6日本核电站分布图
2、福岛核电站事故概况和恶化过程
2.1事故序列描述
1、2011年3月11日下午，地震发生，控制棒上插，反应堆安全停堆。
堆芯热功率在几分钟内由正常的1400兆瓦下降到只剩余热，但仍有约4%，虽然仍在下降，但下降速度变慢。
2、停堆后由于地震摧毁了电网，厂外电源不可用，电厂丧失了保安电源，由应急柴油机向堆芯内注入清水。
注意是清水，不是硼水，换句话说，操作员采用了比较保守的方法。
3、海啸随之而来，柴油机房被淹，应急柴油机不可用，由蓄电池继续供电，虽然容量较小，但是在事故后8小时内还是为压力容器的冷却做了贡献。
4、电池耗尽，卡车运来了移动式柴油机，但是柴油发电机的接口和核电站的接口不兼容，堆芯冷却暂时停止。
5、为了保住压力容器，电厂运维人员采取措施卸压，防止压力容器超压爆炸。
6、12日早，首相菅直人电厂视察，卸压暂时中断，导致安全壳内温度压力仍在上升。
7、电厂运维人员继续释放压力容器内部的压力。
此时压力容器内的温度约为550摄氏度，堆芯已经裸露并产生大量氢气。
8、12日15时36分，1号机组反应堆发生爆炸，厂房顶盖被爆炸完全摧毁，只剩下钢结构。
9、爆炸后，利用消防水泵，直接向发生了燃料熔化的1号机组注入海水（并加入硼）进行冷却，一号机组的事故暂时告一段落。
10、14日上午11点1分，3号机组反应堆发生爆炸。
11、14日晚8时，2号机组堆芯已经全部露出水面，进入干烧状态，2号机组内的压力猛增。
12、15日6时10分，2号反应堆发生爆炸。
13、15日6时15分，在地震发生前已经处于维修状态、并未工作的4号反应堆起火，并发生爆炸。
明火不久被扑灭。
爆炸之后，4号反应堆外围建筑出现了两个直径达8米的大洞。
14、16日清晨5时45分，4号机组再次发生火情。
15、19日上午，5、6号机组的冷却功能恢复，乏燃料池水重新开始循环。
16、20日15时46分，1号机组、2号机组已接通外部电源，3号机组、4号机组通过自卫队的喷水基本控制了局势，5号机组、6号机组的温度已经下降到接近正常水平。
图7地震受损区域图
2.2福岛核事故重要事件节点
福岛第1核电站作为日本核事故主体，共拥有6台现役核电机组，其中1～4号机组在地震及海啸中受影响深重，部分机组甚至发生氢气爆炸，致使厂房设施严重受损。
福岛第1核电站机组核事故爆炸顺序图和重要事件节点分别如图8和表3~7所示。
图8福岛第1核电站机组核事故爆炸顺序图
表3福岛第1核电站1号机组
时间
主要事件
11日
14:
42
丧失电源
15:
36
堆芯安注系统不可用
23:
49
压力容器压力异常升高
12日
13:
30
开始卸压
氢爆
19:
20
向压力容器内注海水
13日
10:
开始利用消防设施向1号机组安全壳内注入海水
14日
00:
10
临时中断注水作业
19日
已成功连接场外电源
目前
反应堆正在灌注海水
表4福岛第一核电站2号机组
00
维持2号机组的注水功能
12:
25
堆芯冷却功能丧失
18
2号机组堆内水位有下降倾向。
准备利用消防设施向2号机组注海水
21:
50
压力容器内压力异常升高，水位再次下降
15日
05:
听到爆炸音，抑压池破损
07:
机组冒白烟
20日
检查电气设备
正在注入海水
表5福岛第一核电站3号机组
时间
04:
41
开始利用消防设施向3号机组安全壳内注淡水
12
开始利用消防设施向3号机组安全壳内注海水
因1、3号机组注水口海水减少，停止注水
02:
再次开始海水注入
06:
44
压力容器内压力异常升高
01
09:
22
辐射剂量升高，至16日07：
47，达到400mSv/h
16日
34和09:
看到冒白烟
17日
08:
48
利用直升机注水
18:
05
利用消防设施注水
35
再此通过直升机注水
18日
利用美国军用消防车进行注水（1台）
东京消防厅进行地面注水20分钟，注水60吨
19日23:
30～20日02:
40
持续注水13.5小时，注水量是乏燃料池容量的两倍以上
11:
安全壳压力在上升
据东京电力辅导事务所报告，安全壳压力已稳定
表6福岛第一核电站4号机组
03:
08
乏燃料池水温升高至84℃
14
确认4号机组厂房外墙部分坍塌
38
反应堆厂房3层着火，已扑灭。
45
发生火灾，自行熄灭。
17号自卫队空中侦察的结果，确认了4号机组乏燃料池中有水存在
日本自卫队及东京电力结束了向4号机组乏燃料池注水作业。
注水工作持续了1个多小时，共注水80吨。
厂房严重损毁，堆芯内无燃料组件
表7福岛第一核电站5、6号机组
乏燃料池水温升高
20:
水位高出燃料组件2.1m以上，但与5个小时前相比，水位下降了40cm
仍处于安全状态
乏燃料池中水温在缓慢上升
在反应堆厂房屋顶开洞孔，防止发生氢爆
凌晨
修复了一台6号机组的应急柴油发电机
5号机组余热排出系统（RHR）泵恢复运行，水温开始下降
2.2福岛核事故机组最新状态
IAEA对福岛第一核电站机组状态的说明表8所示。
表8福岛核事故机组最新状态
机组
1
2
3
4
5
6
电功率/热功率（MWt/MWe）
460/1380
784/2381
1100/3293
反应堆类型
BWR-3
BWR-4
BWR-5
地震发生时机组状态
运行自动停堆
停堆检修中
堆芯和燃料
已损毁
无燃料棒
估计未损毁
安全壳完整性
没有报告损毁
疑遭损毁
无信息
大修布置
场外电源
恢复中
不可用
应急柴油发电机
2台应急柴油发电机为5、6号机组供电
厂房
严重损毁
轻微受损
无损毁报告
RPV水位
燃料组件约一半高度处
燃料组件上方
RPV压力
稳定
无可靠数据
安全壳压力干井
向RPV内注水
海水注入
不需要
向CV内注水
乏燃料池温度
趋于稳定
颜色说明：
红色表示情况严重；
黄色表示需要关注；
绿色表示不需要马上关注。
3、事故分级
日本原子能安全保安院（相当于我国的国家核安全局）3月13日按照“国际核能事件分级表”，把核电站爆炸泄漏事故定为4级，“国际核能事件分级表”把核事件按严重程度分为零至7级。
4级意味着核事件可定性为“事故”，将“在当地产生影响”。
由于最近几天发生了反应堆燃料熔毁、向外界泄漏放射性物质的情况，19日该机构根据国际标准将福岛第一核电站1号、2号和3号机组的核泄漏等级定为5级，与1979年美国三里岛核电站核泄漏事故等级相当，4号机组的核泄漏等级为3级。
1979年3月28日，美国宾夕法尼亚州三里岛核电站制冷系统出现故障，致使核反应堆部分熔化，最终造成美国最严重的一次核泄漏事故，至少15万居民被迫撤离。
历史上，1986年的苏联切尔诺贝利核事故被定义为最严重的7级。
当年4月26日，位于今乌克兰境内的切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸，造成30人当场死亡，8吨多强辐射物泄漏。
这次核泄漏事故使电站周围6万多平方公里土地受到直接污染，320多万人受到核辐射侵害，造成人类和平利用核能史上最大一次灾难。
4、事故原因分析
此次日本福岛第一核电厂的爆炸事故，表象上看是由于地震这一外部自然事件不可抗力所引起，但实际上，最根本的却在于：
其机型属于沸水堆为二代核电技术、设计存在一定问题、设备已经老化等内部原因造成的。
4.1日本福岛核电——二代技术“危险的沸水堆”
福岛核电站采用的是“沸水堆”，属于二代核电技术。
主要工作原理是：
冷却剂（水）从核反应堆堆芯下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从核燃料棒那里得到热量，冷却剂沸腾，变成了蒸汽和水的混合物，通过汽水分离器分离出高温蒸汽用来推动汽轮发电机组发电。
因此堆芯内冷却剂不断被消耗，必须由给水系统不断的补充水，水从汽轮机处冷凝得来，由泵送回堆芯内。
由主泵提供动力保证一回路内冷却剂的流动使堆芯内热量分布均匀，并能充分带走燃料棒的热量。
因沸水堆只有一个回路，由于蒸汽是在反应堆内产生，并直接进入汽轮机，因此带有极强的放射性，汽轮机也会受到放射性的沾染。
在事故状态下，放射性物质容易泄露扩散。
再者，由于在沸水堆堆芯顶部要安装汽水分离器等设备，故控制燃料反应性的控制棒需从堆芯底部向上插入。
简单地说，日本福岛核电采用第二代沸水堆技术存在以下安全问题：
（1）采用单回路循环，放射性直接进入汽轮机常规岛，容易泄露，问题严重；
（2）控制棒从对芯底部往上插，一旦断电，就失效，引起事故；
（3）沸水堆蒸汽回路的压力较小，所以整个蒸汽回路的抗压能力小于压水堆，容易引起失水事故（LOCA）。
日本福岛核电采用二代技术“危险的沸水堆”是产生此次事故的技术层面原因。
4.２日本福岛沸水堆——存在设计问题
（1）抗震能力设计不足
曾任东芝公司核电站设计师的后藤政志13日说，可以初步认定福岛第一核电站1号机组发生的放射性物质泄漏事故是核电站抗震能力不足和设备老化所致。
日本民间组织“原子能资料信息室”共同代表伴英幸也认为，发生事故是东京电力公司没有充分考虑核电站应对海啸的能力。
福岛第一核电站1号机组在设计时考虑了防震问题，但显然没有充分考虑应对如此高强度地震的能力，这次地震的强度远远超出1号机组的抗震能力
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