核安全与核电基本知识.docx

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核安全与核电基本知识

核安全与核电基本知识

一、核辐射防护相关知识

（一）、辐射的概念

人类一直受着天然电离辐射照射，包括宇宙射线、地球放射性核素产生的辐射等。

人类所受到的集体辐射剂量主要来自天然本底辐射和医疗。

目前，国际上普遍采用的辐射防护的三个原则：

实践的正当性，防护水平的最优化和个人剂量限值。

国家辐射安全标准规定公众受照射的个人剂量限值为每年1毫希沃特，而受职业照射的个人剂量限值为每年20毫希沃特。

希沃特是辐射剂量的一种单位，记作Sv。

它代表了受到电离辐射照射的个人的剂量当量，反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的辐射量。

希沃特是个非常大的单位，因此通常使用毫希沃特（mSv），1mSv=0.001Sv。

此外还有微希沃特（μSv），1μSv=0.001mSv。

（二）、各种剂量核辐射对人体健康的危害

1、一次小于100毫希沃特的辐射，临床上观测不到任何变化，视为对人体无影响。

2、一次1000－2000毫希沃特，可能会引发轻度急性放射病。

3、日常生活中，我们坐10小时飞机，相当于接受0.03毫希沃特辐射。

4、一天抽一包烟,一年下来受到的剂量在0.5-1毫希沃特。

5、规定职业人员的年剂量最高限值为20毫希沃特,公众的年剂量最高限值为1毫希沃特。

6、一次性遭受4000毫希沃特可能会致死。

（三）、核应急响应

核应急是针对核设施可能发生的核事故，进行控制、缓解、减轻核事故后果而采取的紧急行动。

中国是国际原子能机构成员国，同时也是“核应急国际公约”及“核安全公约”的缔约国，承担着相应的国际义务。

目前，我国为了应付万一发生的核事故，最大限度地控制和减轻事故的危害，保护公众，保护环境，国家在中央、省市区、核电厂建立应急组织，制定核应急计划，并做好应急准备。

核电站建成后，在核原料进站之前，至少要进行两次应急演习。

一旦核危机来袭，各级核应急中心都会有指令，政府会迅速通过媒体，进行应对部署。

（四）、核电站事故后防辐射措施

1、远离放射源。

远离放射源是最好的防护办法。

公众应迅速采取必要的自我防护措施，例如可以选用就近的建筑物，关闭门窗，并根据地方政府的安排实施有序撤离。

核事故发生时，切忌不能迎着风跑，应尽量往风向的侧面躲。

2、放射性的粉尘和水蒸气在大气中随着气流传播，可以到达很远的地方，尤其是进入平流层。

当年切尔诺贝利的放射性漂尘传播到了瑞典，最远达到了2000公里。

放射性粉尘和水蒸气剂量会诱发癌症，基因变异，生殖畸形等问题。

放射性粉尘和水蒸气落到地面，通常是夹在雨水之中。

所以，在下雨天，绝对不要淋雨，尽量避免直接沾染雨水。

并且要密切注意新闻，包括核污染方面的新闻及天气预报。

3、尽量避免裸露的身体表面直接接触放射性粉尘和水蒸气，尤其是口腔。

在放射性尘土和水蒸气污染期间，多穿衣服出门，戴口罩、帽子、手套，尽量减少裸露身体表面。

若怀疑身体表面有放射性污染，采用洗澡和更换衣服的方法减少放射性污染。

4、核辐射突发事件发生后，人有可能摄入放射性碘，碘会集中在甲状腺内，使器官受到较大剂量照射。

服用稳定性碘片，能阻断90%放射性碘在甲状腺内沉积。

但是，碘片的服用要根据政府的指示，只有政府在评估事故状态以后才能决定是否需要服用碘片。

不能仅凭个人主观臆断或恐惧而擅自服用。

5、食物与水，要确定无污染才能饮食。

6、出现核辐射事故时，要注意心态平稳，千万不要惶恐不安。

公众必须尽可能获取可信的突发事件信息，了解政府部门的决定、通知。

应通过各种手段保持与地方政府信息沟通，切不可轻信谣言与小道消息。

7、污染期结束后，做一个放射性检查。

辐射标志

二、日本福岛核电站事故

（一）、福岛核电站简介

福岛核电站位于北纬37度25分14秒，东经141度2分，地处日本福岛工业区。

它是目前世界最大的核电站之一，由福岛一站、福岛二站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆，属于第二代核电站。

（二）、核电站事件分类

1级━━异常，核电站运行偏离规定的功能范围。

2级━━事件，核电站运行中发生具有潜在安全后果的事件。

3级━━严重事件，核电站纵深防御措施受到损害。

厂内污染严重，工作人员受到过度的辐照。

向厂外环境释放极少量放射性物质，公众受到的照射远低于规定限值。

4级━━主要在核设施内的事故，核电站反应堆堆芯部分损坏，对工作人员具有严重健康影响。

向厂外环境释放少量放射性物质，公众受到规定限值量级的照射。

5级━━具有厂外风险的事故，核电站反应堆堆芯严重损坏。

向厂外环境有限度地释放放射性物质，需要部分地实施当地应急计划。

6级━━严重事故，核电站向厂外明显释放放射性物质，需要全面地实施当地应急计划。

7级━━极严重事故，核电站向厂外释放放射性物质，产生广泛的健康和环境影响。

（三）、福岛核电站事故分级

福岛核电站事故发生后，日本原子能与工业安全局把事故定级为4级，随着事态的发展，放射性物质释放量进一步加大，几台机组同时出现问题，3月15日晚法国核安全局依据国际核能事件分级表（上图），已将福岛核电站事故列为6级，后日本原子能与工业安全局定级事故为5级。

最终究竟定多少级，还需随事态最终发展，经国际专家的评估才会有确切的说法。

（四）、福岛核电站事故原因与图解

核反应堆的中心部位包括水和核燃料棒，以启动受到控制的核反应，燃料棒由铀、锆等核燃料块组成，核反应会将水加热，产生高温蒸汽，再由蒸汽驱动涡轮发电，地震发生后，反应堆自动停止运行，控制棒插入堆芯内，链式反应即刻终止。

地震摧毁了核反应堆的外部电力供应，冷却水不能传送到反应堆将其冷却，堆芯水位下降，核燃料棒露出水面，核燃料棒无法冷却，热量在反应器中集聚，高温下堆中水分解为氢气和氧气，氢气无法排出，导致浓度过高，高温下与氧气作用发生爆炸，掀翻混泥土顶盖，核反应堆失去水后，而燃料中的放射性物质产生的热量无法去除，高温使燃料棒熔化，落到反应堆的底部，炽热的辐射物质刺穿防护屏障释放出外界,造成核泄漏事故。

三、福岛核电站事故问与答

1、核电站会像原子弹一样爆炸吗？

核反应堆是不可能像原子弹那样爆炸的。

这个结论的原因很简单：

核反应堆的燃料铀-235含量不高。

虽然核弹和核反应堆都是以铀为原料，但两者对铀-235的要求完全不同，天然铀含99.28%的铀-238，微量的铀-234，0.71%的铀-235，而只有铀-235是能够发生链式反应的铀。

生产核弹时，需要付出昂贵的代价去除铀-238，要求铀-235的浓度在90%以上，而反应堆中核燃料一般只有要3%左右铀-235，如烈度白酒可以点燃，啤酒却不能点燃的道理一样，反应堆即使失控，也不会像原子弹那样爆炸。

2、不是说反应堆已经停止了，那么为什么还要降温散热？

我们通常意义上说的可控裂变在一开始停堆成功时就停止了，但是还有大量的余热，同位素衰变还将产生热量。

地震使电网瘫痪，冷却泵失效，热量使反应堆压力容器里的水都蒸发了，没有水冷却，热量最终熔化堆芯，造成烧穿反应堆压力容器的事故。

一旦烧穿压力容器，熔化堆芯在安全壳中，需用喷水的办法包住放射物质，继续降温。

按设计这个时候堆芯会冷却固化，预置在安全壳里的去氢剂会把氢和氧结合生成水，减低壳内压力，最终形成稳定的状态。

3、放射性尘埃会吹到中国来吗？

地球自转是由西向东转的。

热带气温高、寒带气温低，所以除了一般的风以外，有一个空气在低纬度上升、到高纬度下降的大对流过程。

高空气流向北流动的过程中，由于低纬度线速度高，流向会偏东，形成固定西风带。

出事的福岛核电站大约处于北纬38度左右，正是西风带影响范围，高空气流永远是自西向东运动，如果真的发生强力爆炸将放射性尘埃吹向高空，那么只有可能影响到人迹罕至的阿留申群岛，阿拉斯加等等，并且在气流吹动的过程中，放射性尘埃也会不断的被稀释扩散在大气层中，到达北美大陆时影响已经相当微弱。

4、戴口罩吃碘盐能防辐射吗？

戴口罩可能阻止部分放射性微粒进入体内形成内照射。

碘盐中碘含量很少，对碘-131辐射不起作用，碘防御辐射的原理是甲状腺容易吸收碘，放射性尘埃中有碘-131，被吸收危害大，那么就提前服用碘片，一般是碘化钾，用没有放射性的碘先让甲状腺饱和，然后就不会吸收放射性的碘同位素了。

5、受到大剂量辐射会有什么后果？

短期内接受约1000mSv剂量以上的辐射，人体会产生急性辐射病的症状。

切尔诺贝利有134人被确认受到了的严重辐射，并诊断为急性辐射病。

后来有28人在3个月内去世，有14人在10年内去世。

这是非常可怕的后果。

6、事故核电站所在国家农作物和海鲜能否安全食用？

按目前公布的辐射剂量，就没有必要担心这方面的问题。

即使在自然环境中，也是有天然放射性物质存在的。

如果情况进一步恶化下去，达到切尔诺贝利的辐射水平，会对生态造成较大的影响，但相应的进出口检验环节也会建立，受辐射的作物和海产等不太可能出现在选购和食用范围内。

7、空气中的放射性物质会存在多久？

自然界中也有天然的辐射，主要来自宇宙射线，氡气。

天然的辐射和核设施释放的辐射没有本质区别，只要剂量小就无危险。

但是如果反应堆堆芯熔化破裂，裂变产物中，碘-131半衰期约为8天，铯-137半衰期约为30年，这两样都是危害较大的放射性元素。

8、为什么有些地方辐射本底偏高？

人生活在地球上，无时无刻不在接受辐射的照射，宇宙射线、宇生放射性核素、原生放射性核素等等天然辐射对人类每一年的平均的年有效剂量是2.4mSv/年，主要以吸入建筑物内常见的放射性气体氡-222为主（1.6mSv/年），这个数值是UNSCEAR统计出来的平均数值。

生活在高原、花岗岩、铀矿化度高地区，天然放射性本地偏高。

四、核电站相关基本知识

（一）、核反应堆

核反应堆是一种综合的技术装置，用来实现重金属的可控自持链式裂变反应。

核反应堆由堆芯、冷却剂系统、控制与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。

核反应堆堆芯是核燃料存放的区域，是核电站的心脏，核裂变链式反应就在其中进行。

链式裂变反应释放出来的能量，大部分首先在燃料元件内转化为热能，然后通过热传导、对流传热和热辐射等方式传递给燃料原件周围的冷却剂，再由冷却剂带载到堆芯外，通过热力系统转化为所需的动力。

（二）、核反应堆类型

压水堆：

使用加压轻水（即普通水）作冷却剂和慢化剂，且水在堆内不沸腾的核反应堆。

燃料为加浓铀。

20世纪80年代，被公认为是技术最成熟，运行安全、经济实用的堆型。

其装机总容量约占所有核电站各类反应堆总和的60％以上。

最早用作核潜艇的军用反应堆。

压水堆由压力容器、堆芯、堆内构件及控制棒组件等构成。

压力容器的寿命期为40年。

堆芯装核燃料组件。

沸水堆：

沸水堆为压水堆的‘孪生姐妹’，沸水堆核电站工作流程是：

冷却剂（水）从堆芯下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从燃料棒那里得到了热量，使冷却剂变成了蒸汽和水的混合物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，将分离出的蒸汽来推动汽轮发电机组发电。

沸水堆是由压力容器及其中间的燃料元件、十字形控制棒和汽水分离器等组成。

汽水分离器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分开、防止水进入汽轮机，造成汽轮机叶片损坏。

沸水堆所用的燃料和燃料组件与压水堆相同。

沸腾水既作慢化剂又作冷却剂。

重水堆：

重水堆是以重水作慢化剂和冷却剂的反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。

高温气冷堆：

用氦气作冷却剂，出口温度高的核反应堆。

高温气冷堆采用涂敷颗粒燃料，以石墨作慢化剂。

堆芯出口温度为850~1000℃，甚至更高。

核燃料一般采用高浓二氧化铀。

快中子堆：

快中子堆全称为快中子核反应堆，是由快中子引起原子核裂变链式反应，并可实现核燃料增殖的核反应堆，能够使铀资源得到充分利用，还能处理热堆核电站生产的长寿命放射性废弃物。

（三）、核电站代级发展历程

第一代（GEN-I）核电站是早期的原型堆电站，即1950年至1960年前期开发的轻水堆核电站，如美国的希平港压水堆、德累斯顿沸水堆以及英国的镁诺克斯石墨气冷堆等。

第二代（GEN-Ⅱ）核电站是1960年后期到1990年前期在第一代核电站基础上开发建设的大型商用核电站，如LWR（PWR，BWR）、加拿大坎杜堆（CANDU）、苏联的压水堆VVER/RBMK等。

目前世界上的大多数核电站都属于第二代核电站。

第三代（GEN-Ⅲ）是指先进的轻水堆核电站，即1990年后期到2010年开发设计的核电站。

第三代核电站采用标准化、最佳化设计和安全性更高的非能动安全系统，如先进的沸水堆、非能动先进压水堆AP1000等。

第四代（GEN-Ⅳ）是待开发的核电站，其目标是到2030年达到实用化的程度，主要特征是经济性高（与天燃气火力发电站相当）、安全性好、废物产生量小，并能防止核扩散。

五、世界核电发展格局

核能的和平利用已经经历了50多年的发展，截至2009年7月底统计数据，世界上已有运行核电机组441座、在建核电机组52座，核发电占世界总发电的16%。

世界核电机组数和分布如图1和图2所示。

由图可知世界核电主要分布在北美、欧洲、日本、韩国。

六、中国核电现状

（一）、已建成的核电站

中国目前已建成核电站有6个，共13个机组，分别为浙江秦山一期、二期、三期核电站、广东大亚湾核电站、广东岭澳一期、二期核电站、江苏连云港田湾一期核电站。

（二）、在建核电站

我国建设中的核电站有24台机组，分别为广东岭澳二期核电站、辽宁红沿河一期核电站、福建宁德一期核电站、福建福清核电站、广东阳江核电站、浙江秦山一期扩建—方家山核电站、浙江三门核电站、广东台山核电站、山东海阳核电站、海南昌江核电站、广西防城港核电站。

（三）、筹建中的核电站

我国目前筹建中的核电站约有几十个，包括湖南桃花江核电站、江西彭泽核电站、湖北咸宁大畈核电站等。

说明：

日本福岛的核电站建于２０世纪７０年代，属于第二代核电站，在设计上并没有把预防和缓解严重事故作为必须满足的要求，而我国正在运行和建设的核电站多为80年代和90年代后改进型、革新型核电站或第三代核电站，安全性能优于福岛。