切尔诺贝利事故分析.docx

切尔诺贝利事故分析.docx

《切尔诺贝利事故分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《切尔诺贝利事故分析.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

切尔诺贝利事故分析

切尔诺贝利核事故分析

摘要

本文对切尔诺贝利核事故进行了全面分析。

阐述了核反应堆放射性核产物作为核事故污染来源。

描述了切尔诺贝利核事故发生全过程，总结了事故发生主要原因。

具体说明了切尔诺贝利核事故国际影响及各国应对措施。

同时，本文综合介绍切尔诺贝利核事故对人员伤亡、生态习境、民众健康、公众心理、社会经济等方面影响和后果，并针对核染物进行应急处理技术进行了详细介绍。

在此基础上，对切尔诺贝利核事故进行深入思考，在应急预放、安全措施、运行安全、安全管理和事故后处理等方面作出了经验总结。

关键词：

切尔诺贝利核事故；核污染；核安全；核电站

1.切尔诺贝利核事故污染物来源

核污染来源主要有核武器爆炸、核反应堆核产物及核废料、医学及科研和工业生产四种。

核反应堆放射性核产物及其报废燃料是核污染第二大来源。

核电站及其它反应堆中大量裂变核废物，原则上是完全密封，只在停堆换装核燃料时才取出转送到专门核废料处理厂进行处理。

一部分回收做新核燃料，剩余废料则经密封包装转送到专门核废料库永久保存。

上述生产、运输及加工过程任何泄漏都是造成环境核污染来源。

由于对于核安全极端重视，现代核电站、反应堆正常运行中泄漏是严格禁止，一旦有泄漏发生就是核事故。

前苏联切尔诺贝利核电站堆芯熔化大泄漏事故，是人类历史上最严重一次技术灾难，在事故中释放物质放射性核素组成是很复杂。

碘和艳放射性同位素是最具放射学意义：

碘放射性半衰期短，在短期内具有较大辐射影响;艳半衰期为几十年，具有较大长期辐射影响。

释放到大气中物质广泛地扩散，最后沉积到地球表面，实际上在整个北半球都遭到了可以测量到污染。

事故对乌克兰及全东欧环境造成严重核污染。

2.切尔诺贝利核事故发生过程及原因

切尔诺贝利电站共有4套机组。

第1,2号机组于1977年投产，第3,4号机组于1983年11月投产。

4套机组均为1000MWe（3200MWt）石墨慢化压力管式沸水堆。

这种堆用1700t石墨砌块作为慢化体，有1661根平行压力管垂直穿过石墨慢化体，燃料组件即插在这些垂直压力管内。

还有211根控制保护系统管道分布在石墨砌体中。

堆芯等效直径为11.8m，高7m，总计装有约190t含2.0%铀235低加浓二氧化铀燃料。

反应堆备有应急堆芯冷却系统、应急供电系统和一系列安全连锁装。

发生事故是电站第4号机组。

该机组原定于1986年4月底停堆中修。

在停堆前计划进行一次旨在提高供电系统安全性涡轮发电机组惰转供电试验，即利用涡轮发电机组惯性在蒸汽供应中断后继续维持短时间供电，以保证反应堆安全。

4号机组从1986年4月25日1点整（莫斯科时间）开始降低功率，到13点5分降低到额定功率50%，随后由于电网需要推迟了机组从运行状态下解列，直到23点10分又开始降低功率。

惰转试验预定在反应堆功率降到额定功率20%-30%时进行，但由于堆复杂动力学过程不易控制，操作时发生过冲而使功率降到额定功率1%以干。

为了重新提升功率，操作人员做了大量努力终未成功，因为此时反应堆已掉入“碘坑”，由“碘135”衰变为“氙135”过程使“氙135”大量堆积，降低了堆芯反应性。

为了补偿这种反应性降低，把功率提上去，操作人员不顾反应堆安全所需反应性余量（以插入堆芯控制棒数目来表示，不能少于30根）要求，在反应性余量只剩6-8根控制棒情况下继续运行，把大量控制棒提到堆芯顶部，使之处于不能有效控制堆芯反应性失效区。

经过约2小时折腾，功率回到200MWt（约为额定功率6%，仍低于预定试验条件），开始着手试验。

操作人员为此又投入了两台备用主循环泵，使冷却剂流量大大超过标准，因而蒸汽量减少，压力降低，水位下降到紧急事故水位以下。

为了避免停堆，操作人员切断了与此有关事故保护系统。

26日1点23分4秒，开始试验，关闭8号涡轮发电机事故调节阀使之惰转。

为了不致因此而自动停堆，以便在一次失败后还可以重做，事先解除了与此有关保护系统。

此时，蒸汽流量减小使压力逐渐上升;另一方面，由于8台主泵中4台已从主电网中解列，单独由惰转涡轮发电机组供电，它们随涡轮发电机惰转而减速，使循环水总流量下降。

两个因素在汽泡正反应性系数条件下竞争结果使功率急剧增加。

终于，在1点23分40秒，值班长下令按"A3-S”按钮实行紧急停堆。

但这时由于控制棒已处于最高位置，不但不能对堆芯反应性进行有效控制，反而在控制棒向下运行最初时刻里引入了新反应性增长。

操作人员感到了堆内几次震动，控制棒中途停止，没有完全插入堆芯。

接着操作人员断开控制棒驱动装置电源，想使其随重力下落，但已无济于事。

1点24分，接连两次强烈爆炸。

以下事实已得到确认：

①第一次爆炸使一些材料抛出，②第二次爆炸使燃料和石墨抛出，@在反应堆厂房外发现了石墨砌体碎块，④在反应堆厂房外发现了燃料碎片;⑤反应堆厂房严重破坏，回吊车和装卸料机倒塌，①爆炸掀起100。

吨重反应堆上盖板，⑧所有压力管断裂，⑧链式反应停止。

两次爆炸后燃烧石墨飞到其他厂房顶上，3,4号机组共用涡轮发电机厂房房顶沥青也燃烧起来，厂里大火达30处之多。

烟和火焰升腾起大约1.8km高烟柱，把大量放射性物质送往前苏联西部，送往北欧，送往整个北半球。

总结这场核悲剧原因：

首先，RBMK-1000型反应堆匹配系数过高。

（这种缺陷已在仍旧使用反应堆中得到改正）。

其次，对在非标准情况下运行反应堆机组动力过程缺乏可靠知识。

第三，反应堆控制系统有缺陷，尤其是在反应堆额定输出功率低于10%水平上，这套系统不能对堆芯区各部份运行分别进行控制。

第四，控制棒切入过缓及制造上缺陷导致反应堆紧急保护水平过低。

第五，在反应堆交流发电机停机实验过程中，违反反应堆机组操作基本规程，人为地造成了反应堆控制中错误。

3.切尔诺贝利核事故国际影响及各国应对措施

这次事故，从堆芯逸出放射性物质估计为9.25X

-1.85X

Bq，其中约3.7X

Bq碘和7.4X

Bq艳。

释放过程持续了10天，到5月6日才使之突然降到“第1天释放量约1%“。

由于当时低空风弱而多变，1500m高空为8-10m/s东南风，污染物主要沉积在西北部白俄罗斯和俄罗斯与乌克兰部分地区，即所谓“乌克兰闯祸，白俄罗斯受害”。

高空风将污染物吹往芬兰、瑞典等东北欧国家。

正是在瑞典，首先于4月27日探测到了这次事故。

事故发生后，受到影响各国均动员了国内有关技术力量对全国环境放射性水平进行全面监测。

在北欧，挪威政府虽正值改组，仍任命了一个由卫生和社会事务部和环境部联合组成委员会来处理此事。

瑞典由地质公司用航测来确定全国范围内铯137沉降及其分布，由国家防务研究所在50个地区测量地面γ辐射场及其能谱，在7个地区测大气中微尘放射性浓度。

在匈牙利，由国家放射生物和放射防护研究所在全国选123个点测户外Y剂量率及其能谱。

奥地利亦进行全国范围γ剂量分布监测。

联邦德国组织了全国9个全身计数器实验室，对全境各地区居民体内铯135水平进行了监测，持续了1年余。

甚至远至巴西和中国亦进行了环境放射性监测。

在进行上述监测工作中，涉及到许多部门，如环境、气象、水文、地质、防务、农业、食品和卫生等部门。

监测项目包括烟云行径，粒子沉降及其转移，在环境介质和人体内污染水平以及居民受照射剂量估算等。

上述部门在履行其职能时发现问题是:

有国家由于国际上大气层核试验已停止多年，全国性监测系统应变能力已近乎瓦解状态，无充分应急计划，导致仑促上阵;有国家全国范围内使用测试方法不统一，导致结果难以比较。

关于监测结果如何通报和向公众发布，各国做法也不一。

奥地利Steinhausler认为，分三种范围考虑结果通报:

地区范围内在包括各方人士协调委员会内通报最有效;全国范围内常由于官方机构通讯超负荷而延搁，故较好方式是科学家之间个人接触;在国际间则宜采用传统方式交换情况。

挪成和匈牙利通过新闻媒介发布消息。

而土耳其为避免居民中产生不安和混乱不发布监测结果。

4.切尔诺贝利核事故危害

4.1事故造成了大范围不同程度环境污染

事故发生时，反应堆爆炸形成放射性尘埃飘到俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰，也飘到欧

洲其他国家和地区，例如:

土耳其、希腊、摩尔多瓦、罗马尼亚、立陶宛、芬兰、丹麦、挪威、瑞典、奥地利、匈牙利、捷克、斯洛伐克、斯洛文尼亚、波兰、瑞士、德国、意大利、爱尔兰、法国和英国，造成了空气和地面不同程度污染。

至今西欧有国家还在对牛奶实施放射性检测。

核电厂周围6万多km，土地受到了直接污染。

环境中放射性物质对人群影响主要取决于作用途径。

外照射主要是沉降在地表放

射性物质;内照射主要是食人被放射性物质污染食品所致。

在事故后头几周，最主要放射性核素是碘，1987年以后，放射性主要来自铯134和铯135，少量来自锶90。

事故后早期，主要食物，如牛奶和绿色蔬菜受到放射性核素污染，放射水平超过了WHO/FAO制定允许水平。

从长远计，农业上采取有效措施减少食用作物放射性艳吸收是必要。

目前由集体农庄生产食品放射性水平没有超标，而个体农户生产某些食品则多超过允许标准。

在今后十年内，当地从半自然环境（如牧场、林区和山区放牧动物）而来某些食品及野生食物（野味、浆果、蘑菇）铯137水平仍将超过WHO/FAO允许标准，有时会很高，这将成为内照射剂量主要来源。

4.2事故造成了大量人员死亡和癌症患者

对人员死亡和因核辐射引发癌症患者在报道中相差很大，按官方说法，因事故当场

死亡30人，事故至少造成9.3万人因辐射患癌症死亡，27万人患癌症，大约600万人受到核辐射侵害。

4.3设立半径30km禁区，撤离人员永远离开了家园

在事故处理中，当局将以核电厂为中心、半径30km广大区域划为禁区，在该区域撤离了135000人。

原来这里是生活天堂，事故后变成了荒无人烟地方。

20年后有报道称:

隔离区内平均照射度仍大于100毫伦琴，隔离区以外是较重污染撤离区，平均照射度在60毫伦琴左右，个别地方可达150一200毫伦琴;再往外是轻度污染准撤离区，平均照射度在30毫伦琴;有人担心20年前锶90和铯137还会对土壤污染仍会存在，植物、昆虫和蘑菇等仍会从表层土壤中吸收铯137,有些科学家担心核辐射会对当地人造成几个世纪影响。

4.4对地表水体造成了污染

放射性尘埃落到附近第聂伯河水体中，在库区聚集，造成对水生物严重影响。

从资

料中发现，核电厂基础坐落在粘土层上，粘土层较厚，粘土层下面是一含水层，该含水层是当地和乌克兰首都基辅市地下水源。

由于粘土层不透水性和对放射性核素吸附作用，地下水未受污染，所以，事故处理中没有像福岛核事故那样闹水荒。

4.5前苏联政府为处理事故付出高昂代价，今后还会付出多大代价尚无法预测

专家估计，事故处理花费达数百亿美元，可建10多个这样该核电厂。

建安全封闭壳需8.7亿欧元，该壳设计寿期为100年，100年后还要投资，是一个无底洞。

4.6对人类心灵创伤无比巨大，严重影响核能发展

在事故后十年中进行几项重要调查表明，切尔诺贝利事故对人群中发生恐惧、抑郁、焦虑、失望等心理健康紊乱症状有重要影响，但与照射并不直接相关。

下列因素对心理障碍发生有重要作用。

（1）严重核事故发生后，因害怕强制性撤离、担心原社区关系变动、对辐射惧怕、生活环境突然变化造成诸多不便等原因，致使公众普遍产生精神压抑、心情焦虑、精神压力加大等心理损伤表现。

（2）重大事故后，公众没有及时从官方得到关于事故确切信息，强制性搬迁、社会联系中断、几年后仍不了解事故基本情况，公众对官方表态产生怀疑和不信任，易产生失望和无助感，加重了心理失调。

（3）苏联解体震动和经济衰退造成生活困难，使民众精神压力加大，心理损伤严重且持久，这种状况对社会心理影响是强烈，加重了事故后公众心理和精神压力。

（4）人们对辐射危害和防护知识了解不多，普遍担心照射将会伤害身体健康并危及后代，把当地疾病发病率增高都认为是辐射造成，尤其甲状腺癌发病率增高更加重了人们心理和精神上负担。

切尔诺贝利核事故后，国际社会陷入了核恐惧中，德国、美国等国掀起了反对建设核电厂浪潮，20多年核能发展陷人低谷。

5.针对核染物进行应急处理技术

5.1物理法

5.1.1吸尘法

用真空吸尘器吸除降落在物件表面上污染物。

此法简单易行，但对固定性核污染去除效果较差。

5.1.2机械擦拭法

利用特殊设计设备对不复杂污染面进行远距离擦拭或打磨，并配备排气净化系统除去擦拭过程中产生气溶胶。

5.1.3高压喷射法

利用高压喷头射出水或者蒸汽，用机械力破坏污染层，压力可高达1000Kg/

。

也可在水或压缩空气中加人氧化铝、碳化硅、钢、玻璃等磨料，用磨料冲刷受污染表面，达到去污目。

但这些磨料不但会损伤设备表面，而且会造成二次污染。

5.1.3超声法

该法利用18一100kHz机械振动在固液交界面产生空化作用达到去污目，但受容器尺寸限制。

5.2化学法

化学去污就是利用化学清洗剂溶解带有放射性核素污腻物、油漆涂层或剥离氧化膜层，从而达到去污目。

所用化学药品包括无机酸类、有机酸类、氧化还原类、鳌合剂类、碱类、表面活性剂以及溶剂、缓蚀剂、促进剂等。

去污效果与去污剂种类、浓度、作用时间、湿度、搅拌情况等很多因素有关。

一般多种清洗剂交替去污比单一清洗剂连续重复使用效果好。

更换去污剂时，漂洗不可少，以防止试剂相互干扰。

5.3电化学法

该法将去污部件作阳极，电解槽作阴极，在电流作用下污染表面层均匀溶解，污染核素进人电解液中。

此方法去污效率高，电解液可重复使用，二次废物量少，可用于结构复杂部件去污，可远距离操作，在1000一2000

电流下可使部件表面光滑均匀，但费用大，需严格控制操作，不能对非金属部件去污。

5.4物理一化学联用法

该法利用化学药剂溶解作用加之机械力去除放射性污染物，相对单一方法效果要好得多。

5.5微生物清除方法

微生物清除技术，是一种把自然存在生物损害性行为转变为有用活动方法。

"Tbiobacilli”是所知能使混凝土受到“微生物作用裂解”（MID）3种细菌中1种，在其生存过程中会制造一种腐蚀性副产品—硫酸，在侵蚀混凝土表面同时能松弛污染层。

研究人员利用Tbiobacilli这种特性，将Tbiobacilli、纤维素与一定比例单质硫混合，然后把其产生黄色粘凝物“硫酸”涂在混凝土上，之后再把软化裂解小块混凝土吸离墙壁、天花板或地板即可。

在实验中已采用此技术每年除去10-12mm污染层。

缺点是速度较慢，但对某些目前还不能处理核污染，微生物清除法还是一个很好选择。

5.6焚烧处理

焚烧是目前国际上广泛采用处理可燃放射性废物有效方法之一。

针对被核元素污染纤维类物质、塑料、橡胶类物质、有机离子交换树脂、废有机溶剂等可燃性废物，可采用焚烧进行处理，以达到大大减容目，最后再对焚烧后所得焚灰进行水泥固化，以便进行最终处置。

中国辐射防护研究所在“多用途放射性废物焚烧工程试验装置”研制成功基础上，给某核工厂设计、加工、安装国内第一套“可燃核废物焚烧装置”在600h试车中，各项技术指标均达标，处理效果好。

焚烧虽然有很好减容效果，但只能用于可燃核废物处理，并且费用较昂贵。

5.7超级压缩处理

以前认为不可压缩废物如退役过程中产生混凝土渣、各种管道、阀门等，现在可用压力达2000t超级压缩机进行压缩处理，从而达到减容处理。

这种方法虽然可以将受核元素沽染设施一并处理，减少向环境转移，但压缩后体积较庞大，后续处理较麻烦，处理成本相对较大。

6.切尔诺贝利核事故经验、教训和启示

6.1加强安全意识，预防核事故

随着科学技术不断发展，核能技术日趋完善，核电厂发生严重辐射事故可能性已降低。

切尔诺贝利事故发生有其特定条件，即RBMK型反应堆设计上有缺陷，停堆系统不健全，加之违反操作规程，以致酿成重大事故。

此次事故后，在国际社会协助下，对该类型反应堆进行了大量技术改造，加强了人员技术培训，完善管理制度和操作规程，使反应堆安全性能得到显著提高。

切尔诺贝利事故提醒人们，加强安全意识极为重要，在工程设计和建造、运行和管理、人员培训和操作程序、事故响应和应急救援准备等方面都要贯彻“安全第一”原则，坚持常备不懈，定期检查，以预防可能发生核事故，保证核能事业不断发展。

6.2加强运行管理，提高运行安全

运行是确保核电站安全最重要环节。

设备缺陷和建造质量间题最终也是通过运行来暴露.高质量运行人员和严格运行管理可以防止事故发生和限制事故发展。

切尔诺贝利核电站情况却不是如此。

从上述事故过程可以清楚地看到造成切尔诺贝利核电站四号机组严重事故主要直接原因是操作人员过失和错误。

在核电站运行安全和运行管理上我们从中可以学到如下经验教训：

（1）提高运行人员核安全教养

“NuclearSafetyCulture”这是“切尔诺贝利事故后讨论会:

’着重提出。

运行人资格要求、安全素质和技术水平受到更大重视。

强调培训重点要使其熟知反应堆及其运行，并要使用核电站模拟器来使运行人员获得严重事故进程实际知识.制订一个严格操纵员资格要求和考核发证规定是十分必要。

（2）加强运行管理规定

定期地由核电站营运单位或上级机构进行考查和检查，‘以防止长期日常运行所产生自满和僵化情绪。

对于非日常性离开规程操作或实验尤其要加以重视。

（3）加强运行人员与研究设计人员之间沟通

研究设计人员对反应堆内在机理、动态过程、事故进程考虑较多，理解较深;而运行人员则偏重于对操作规程了解。

加强两者之间沟通，使运行人员能够深人了解综合物理、热工水力和系统响应知识，将大大提高他们对付异常现象应变能力。

（4）处理好人机关系

切尔诺贝利核电站一些重要运行禁令和安全限制只在操作规程中加以规定，而不是在设计中采取相应措施或加以闭锁。

也就是说，过多地依靠人而不是自动保护。

从四号机组事故中我们已经看到把至关重要安全限制都交给操纵员处理所带来严重后果.实践也证明对于突然事件，人在极短时间内反应所犯错误几率并不低.一些国家（如法国等）安全设计规定了事件发生后半小时内人不千涉原则。

但是，过去实践经验也证明在人因有利条件下人干涉是十分有效.因此，如何处理好人机关系是运行安全中一个重要有待深入研究问题。

6.3.重视核事故心理效应和对策

研究切尔诺贝利事故造成公众精神压力加大，心理伤害严重，社会心理影响强烈、严重且持久，对人们身心健康带来危害是很大，已引起各国高度重视。

核辐射事故与其他重大自然灾害，如强烈地震、洪水、火灾等一样会造成民众伤亡，经济损失和生活困难，但核事故影响还另有特点，即污染区放射物质难以清除和辐射作用后效应持久。

此外，公众对辐射及其危害解很少，易产生恐惧感，据此，我们还应重视核事故心理效应和对策研究。

7.总结

尽管切尔诺贝利核电站事故后果这样严重，影响这样深远，但是它并未超过发生过和还将发生其他自然灾害和人为事故危害规模.只要正确地使用安全准则和知识，进行严格安全管理，核电仍是一种造福人类安全能源.核电站设计和运行还在不断改进，核电安全前景是肯定。

参考文献

[1]谯华.核污染危害及其去除方法[J].后勤工程学院学报，2007

（1）：

66-69.

[2]谭大刚.环境核辐射污染及防治对策[J].沈阳师范学院学报,1999

（1）：

68-73.

[3]曾勇.环境核污染主要来源及其防治对策[J].资源节约与环保，2013（4）：

29-30.

[4]KonstantinI.Massik，夏光.切尔诺贝利事故:

问题实质[J].科学对社会影响，1992（3）：

168-172.

[5]叶常青.切尔诺贝利核电站事故环境影响[J].辐射防护，1990

（2）：

121-131.

[6]毛秉智.切尔诺贝利核事故后十年:

事故后果概述[J].解放军医学情报，1996（6）：

305-310

[7]左凤荣.切尔诺贝利事故原因与教训[J].理论视野，2011（6）：

55-58.

[8]胡遵素.切尔诺贝利事故及其影响与教训[J].辐射防护，1994，14（5）：

321-335.

[9]林诚格，卞洪兴.苏联切尔诺贝利核电站事故及其经验教训[J].核动力工程，1987，8

（1）：

1-11.

[10]李宗明.让切尔诺贝利核事故警钟长鸣——纪念切尔诺贝利核事故25周年[J].核安全，2011（5）：

1-8.