东电在福岛第一核电站实施的事故应对措施.pdf

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1、东电在福岛第一核电站实施的事故应对措施 伍浩松（译）;王政（校）【摘 要】【本刊 2012 年 3 月综合报道】在福岛第一核电站事故一周年纪念（3月 11 日）之际，福岛第一核电站运营商东京电力公司（Tepco）在其网站上著文介绍了福岛第一核电站事故恢复的最新进展以及该公司正在福岛实施的各项应对措施。【期刊名称】国外核新闻【年(卷),期】2012(000)003【总页数】7 页(P27-32,F0003)【关键词】核电站事故;东京电力公司;事故恢复;运营商【作 者】伍浩松（译）;王政（校）【作者单位】不详【正文语种】中 文【中图分类】X591【本刊 2012 年 3 月综合报道】在福岛第一核电

2、站事故一周年纪念（3 月 11 日）之际，福岛第一核电站运营商东京电力公司（Tepco）在其网站上著文介绍了福岛第一核电站事故恢复的最新进展以及该公司正在福岛实施的各项应对措施。2011 年 12 月 16 日，日本首相野田佳彦在首相官邸召开的记者会上正式宣布，福岛第一核电站事故恢复工作的“第二阶段”目标已提前实现。首相的此项宣布主要基于下述 3 个原因：1.福岛第一核电站 13 号机组的反应堆压力容器底部温度与安全壳内部温度均已稳定地低于 100；2.放射性物质的释放得到充分抑制，并处于可控状态；3.已能够确保反应堆循环水冷却系统的中期安全。福岛第一核电站 13 号机组的反应堆压力容器底部温

3、度与安全壳内部温度均已持续低于 100，如图 1 和图 2 所示。2012 年 2 月初，位于 2 号机组压力容器底部的温度计显示温度上升。东电立即组织人员对造成这一现象的原因进行分析，并在逐步增大 2 号机组注水速率的同时，监测该机组各部位的温度变化趋势。出于下述原因，东电最终得出结论，即仪表故障是造成这种现象的罪魁祸首，2 号机组压力容器底部仍处于冷态：1.随着注水速率的逐步增大，位于 2 号机组压力容器和安全壳上的其他温度计读数均出现了下降，而位于压力容器底部的温度计读数继续呈现上升趋势；2.在检查该温度计的电路时发现，该电路的电阻值高于平常。此外，安全壳内气体的取样分析结果表明，氙-1

4、35 的含量低于检测极限。这表明安全壳内没有再次发生临界。还确定了从反应堆厂房释放的放射性铯的浓度未发生改变。图 3 表明，福岛第一核电站向大气的放射性物质释放速率已实现了大幅降低。事故发生后不久的释放速率是 2012 年 2 月的释放速率的 8000 万倍。这一成果主要是通过向压力容器内注水从而抑制蒸汽的产生获得的。此外，为了进一步控制与抑制放射性物质的释放，东电还在各事故机组中安装了一套安全壳气体控制系统（详见下文）。为了确保反应堆循环水冷却系统的运行安全，东电已为该系统准备了备用管道、水源和泵，以防反应堆注水管线发生破损。东电在福岛第一核电站采用了多种降低放射性物质释放速率的措施。其中包

5、括向厂房和厂区地表喷洒粉尘抑制剂，以抑制放射性粉尘的弥散；在 1 号反应堆厂房外建设一个遮盖物，将该厂房遮盖起来；在各事故机组安装安全壳气体控制系统，以减少放射性物质的释放。2011 年 4 月，首先采用人工方式在厂区内喷洒粉尘抑制剂，然后使用履带式倾卸车进行喷洒。从 5 月开始，东电开始使用混凝土泵车和喷雾塔车喷洒粉尘抑制剂。到 2011 年 6 月底，东电已完成了所有目标区域的抑制剂喷洒工作，喷洒的总面积达到 56 万 m2。为了降低放射性物质的散布，东电在 2011 年 5 月至 10 月期间在 1 号机组完成了反应堆厂房遮盖物的安装工作。在这一遮盖物中，安装了一套排气系统，可以将排放气

6、体中的放射性物质含量降低至其最初含量的 1%以下。该遮盖物还可防止反应堆厂房内的设备直接暴露于降水及其他自然现象的影响之下。为了将工作人员的照射剂量降至最低，遮盖物是采用遥控方式建设和安装的。1 号机组的安全壳气体控制系统于 2011 年 12 月投入正式运行，2 号机组的这一系统于 2011 年 10 月投入正式运行，3 号机组的这一系统于 2012 年 2 月开始试运行。该系统不仅能将压力容器释放放射性物质的速率降低至最初速率的1%以下，还能分析放射性核素的组成并检测氢气浓度。东电通过监测氙-135 的含量来判断压力容器内是否再次发生了临界。氙-135 是一种核裂变反应的产物。2011 年

7、 11 月，东电曾在 2 号机组检测到氙-135。但由于氙-135 的检测值很低，仅为 10-2Bq/cm3，因此东电认为，这些氙-135 是来自锔-242 和锔-244 的自发核裂变，而不是因为反应堆内再次发生了临界。此外，东电还在厂区内设立了 11 个监测点，以连续监测气载放射性物质的浓度和照射剂量。注入反应堆的水在受到放射性污染后，累积于各机组反应堆厂房与汽轮机大厅的地下室中。东电曾于 2011 年 4 月和 5 月分别在 2 号机组取水口和 3 号机组取水口附近发现有高放污水在向海洋泄漏。为此，东电在立即采取措施以阻止泄漏继续发生的同时，还采取了防止此类情况再次发生的措施。东电于 20

8、11 年 4 月 2 日在 2 号机组取水口附近发现有约 520m3 的高污染程度的污水已泄漏进入海洋，于 5 月 11 日在 3 号机组取水口附近发现有约 250m3 的高污染程度的污水已泄漏进入海洋。这些泄漏的污水原本累积于汽轮机大厅地下室中，它们是通过汽轮机大厅与取水口之间的沟槽（这些沟槽在地震或海啸中受损）泄漏进入海洋的。2 号机组的泄漏最终于 4 月 6 日被终止，3 号机组的泄漏在发现的当日就被终止了。在阻止 2 号机组继续发生污水泄漏时，东电采用的方法是向泄漏点周边区域灌注凝结剂（化学灌浆法）。这一方法在阻止地下水流入时也很有成效。在后续工作中，为了防止污水的进一步泄漏，东电采用

9、了水泥灌浆法。东电组织了数十名工作人员轮班昼夜不停地开展这种作业。截至 2011 年 6 月，东电完成了所有可能泄漏点的灌浆工作，从而防止了污水的再次泄漏。此外，东电于 2011 年 4 月在 14 号机组完成了用于隔离取水口入口的淤泥围栏（该围栏设置在海水中，用于防止放射性核素的扩散）的建设工作；2011 年 6 月，在 14 号机组取水口处完成了混凝土块隔离墙的建设工作。2011 年 7 月至 9 月，为了缓解放射性物质向海洋的扩散，东电在14 号机组取水口明渠附近的现有防渗透设施中因海啸而受损的部位安装了钢管板桩。为了防止地表污水进入海洋中，东电从2011 年 10 月开始在 14 号机

10、组现有海堤的前方建设一道水屏蔽墙，预计这项工作将于2014 年完成。由于假设泄漏的放射性物质会在海床沉积，东电使用由水泥和粘土组成的混合物覆盖厂区附近的海床，以防止放射性沉积物因天气条件或过往船只造成的水体流动而再次漂浮。为了应对未来可能再次发生的大型地震与海啸，东电在福岛第一核电站采取了许多应对措施。在 2011 年 3 月 11 日的地震中，福岛第一核电站 14 号机组的反应堆厂房、汽轮机大厅以及需要在地震中保持其性能的主要设备与管道均未发生严重损害。根据相关的地震仪数据，东电已核实，反应堆厂房、汽轮机大厅以及主要设备与管道受到的实际影响明显低于评价准则。此外，考虑到 1 号、3 号和 4

11、 号机组的反应堆厂房因氢气爆炸而受损，为了核实这些厂房是否能承受未来的地震影响，东电根据基于抗震设计评审导则的“设计基准地震地面运动”方案开展了相关的评估工作。东电还开展了包括这些厂房现状在内的计算机仿真。最终结果表明，相关的影响均明显低于评价准则。因此，东电得出结论，这些反应堆厂房均能承受未来可能发生的大型地震。由于若干专家与组织预测，东北太平洋地震震中的东侧附近地区可能会发生最高为8 级的余震，因此东电开展了一些准备工作，以应对可能面临的 78 米高的海啸波浪。在 2011 年 6 月底之前，东电将用于向反应堆注水的所有泵均转移至地势较高的位置，以确保这些泵在海啸来临时不会被水淹没。201

12、1 年 4 月，东电在地势较高的位置安装了应急临时电源并配置了消防车等备用设备。2011 年 6 月底，为了防止水淹没主厂房周边地区，东电对位于海平面之上约 4 米的与沟渠相连的垂直竖井进行了密封处理，并在海平面之上约 10 米的位置建设了高度为 2.44.2 米的临时性防潮堤。在采取了地震与海啸应对措施的同时，东电还进一步安装了许多冗余的多样性设施，以防止发生多台设备同时故障或厂外断电等事故。例如对于反应堆注水停止这一事故，假设造成这起事故的原因可能是水源丧失、注水管道受损、丧失电力或泵发生故障。在这些方面，东电均准备了相应的应对措施：在水源方面，东电目前使用贮存处理水的缓冲槽作为向反应堆注

13、水的水源。此外，东电还使用下述设备作为备用水源：过滤水箱（2 个：8000m3）、纯水箱（2 个：2000m3）和 3 号机组的凝结水贮存箱（1 个：2500m3）。纯水箱可从位于大隈镇(Okuma）的 Sakashita 水库获得水供应。如果上述水源完全丧失，则可将“使用消防车注入海水”作为最终方案。为应对输水管线故障，东电建设了一条带有备用管道和 3 千米长厂区备用软管的附加注水线路。为了防止丧失厂外电源，东电共设置了 5 条厂区外输电线路。即使这 5 条线路全部发生故障，在厂区还有专门为应急水泵供电的柴油发电机可供使用。为了防止因泵故障而发生注水中断，除了在地势高的位置安装常规和应急反应

14、堆注射泵之外，东电还在下述位置安装了反应堆注射泵：纯水箱旁、汽轮机大厅中和3 号机组凝结水贮存箱处。此外，还在厂区中的若干位置设置了消防车。因此，无论厂区因何种原因发生了反应堆注水停止事故，东电均能在 30 分钟内恢复向反应堆的供水。即使在所有备用设施均不能投入运行的情况下，东电还可以在约 3 小时内使用消防车恢复向反应堆的注水。根据截至 2011 年 10 月的工况，如果发生反应堆注水停止事故，那么只要能在18小时内恢复注水，反应堆堆芯就不会进一步受损。如果乏燃料池的冷却系统不得不暂停运行较长时间，在约 6 小时的准备工作之后，东电可以使用混凝土泵车向乏燃料池中注水。以 4 号机组的乏燃料水

15、池为例，根据截至2011 年 10 月的工况，如果乏燃料池的冷却系统暂停运行，至少需要 16 天的时间才能使水池的液面降低至乏燃料活性燃料段的顶部位置。要及时传达应急信息，十分重要的一项工作是要确保事故厂区与应急总部以及各相关机构的通讯畅通。当事故发生时，厂区的通讯会受到各种因素的影响。在福岛第一核电站事故期间，由于丧失了全部电力供应，电站内的室内通讯工具（例如个人手持式电话系统和固定电话线路）均不能使用。这使得电站应急总部、主控室和工作厂区之间面临着严重的通讯问题。当时，唯一可供使用的通信线路是在电站应急响应总部与主控室之间直接连线的固定线路电话。在 2011 年 3 月恢复了现有的个人手持

16、式电话系统之后，东电还安装了卫星通讯系统（车载、便携式），以便为内部电话、公司局域网和视频传输提供临时的通讯线路支持。此外，为了确保与相关机构（例如消防机构、国民自卫队和地方机构）的通讯畅通，东电还在厂区安装了一个基站收发信台。作为一项应急措施，除了由东电其他部门在事故后提供的1 个收发器之外，东电还另外准备了 100 个收发器。对于在厂房地下室积存的污水，东电目前使用“循环水冷却系统”对这些污水进行处理，然后再将经过处理的水注入反应堆中。通过增加污水处理设施的能力，东电能够不断降低积水的总量。由于下述原因，东电目前正在设法将地下室中积水的水位保持在一定的高度：如果地下室中的积水水位过高，会流

17、入地表，从而造成污染；另一方面，如果水位过低，可能会导致地下水流入地下室，从而使需要处理的积水总量上升。在 2012 年 1 月和 2 月，曾发生了约 30 起水泄漏事故，这些事故是因为水在不同位置冻结而造成管道压力波动所导致的。自 2011 年 12 月以来，东电已开展了一些防止水冻结的措施，例如在污水输送管道和反应堆注水管道上安装保温材料。尽管东电在尽自己最大的努力来快速执行防水冻结措施，但对于非放射性水（例如过滤水）输送管道，行动的速度仍然不够，导致一些管道发生泄漏事故。此外，在一些已采取了防水冻结措施的区域，仍然发生了水冻结现象。后来，东电又采取了一些附加的应对措施，例如“加装外壳”（

18、防止设备与管道直接暴露于雨雪之中）以及安装附加的保温材料。截至 2012 年 2 月 21 日，在厂区贮存了约 12 万吨处理水（污水的处理产物）。这些水中仍含有一些放射性物质。因此，对这种水进行安全贮存是一个需要重视的问题。为此，东电采取了一系列措施：首先，对相关的管道和水箱进行监测，并准备在必要时对这些管道和水箱进行更换，以降低泄漏风险；第二，将在2012 年上半年安装多座放射性核素去除设施，以将这些水中的放射性核素含量降低至低于法定限值的水平。工作人员的安全 截至 2012 年 2 月，共有 6 名东电工作人员受到了超过 250mSv 的照射剂量。250mSv 是日本针对应急工作设定的法

19、定剂量上限。他们中的最高剂量为678.80mSv，最低剂量为 310.97mSv。他们所受的剂量主要是由碘-131 引起的。这种放射性核素是在相关工作人员在事故后不久的时间里开展抢险工作时通过面罩上的开孔进入呼吸道的。剂量）和全身计数器（用于测量内照射剂量）短缺问题，但目前东电已有足够的测量仪表可供使用。对于在一个多月内受到超过 100mSv照射剂量的厂区工作人员，东电每月对他们进行一次体检。东电已在厂区建立了一个医疗救护站，该站每周7 天每天 24 小时均有医生值班。自 2011 年 4 月以来，东电已使用无线遥控的机器人来测量厂房内的照射剂量并转移辐射废墟。东电还在厂区使用了无人直升机开展

20、相关工作。此外，在 2011 年 3 月 24 日，3 名承包商雇员在 3 号机组汽轮机大厅地下室开展工作时，脚部浸没入污水中，从而受到高剂量辐射。他们中的最高剂量为238.42mSv，最低剂量为 175.62mSv。由于他们的脚部与污水发生了直接接触，因此曾预计他们将受到射线烧伤。但是，在日本放射线医学综合研究所（NIRS）对他们进行体检时，未发现任何异常。目前上述 9 名工作人员已从厂区撤离。尽管在事故发生后的短时间内，东电曾面临着袖珍式报警剂量计（用于测量外照射 IAEA 回顾日本福岛核事故一周年 IAEA 公布伊朗核问题报告 福岛第一核电站现状 为适应我国信息化建设，扩大本刊及作者知识信息交流渠道，本刊已被 CNKI 中国期刊全文数据库收录，其作者文章著作权使用费与本刊稿酬一次性给付。免费提供作者文章引用统计分析资料。如作者不同意文章被收录，请在来稿时向本刊声明，本刊将做适当处理。