日本核泄漏事件及对我国核能安全发展的启示.pdf

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1、 日本核泄漏事件及对我国核能安全发展的启示 核能是目前世界能源结构的重要组成部分，占一次能源供应总量的5.8%，电力供应总量的 13.4%。在以中国等亚洲国家大规模核电建设的拉动下，世界核能产业已从停滞期逐渐进入到复苏发展阶段。在核能发展中，最重要的问题即是保证其安全性。如何在重大自然灾害（如地震、海啸等）发生时确保不发生重大核泄漏事件，是核工业者在核电站的选址、设计、制造、安装、调试运行等全过程中首要考虑的问题，世界核能发达国家均采取了多种措施来预防和应对。1 事件背景及进展 3 月 11 日下午，日本东北部地区发生里氏 9.0级强烈地震，并引发大规模海啸。灾害发生后，日本境内共有 4 座核

2、电站受到不同程度的影响，11 座核电机组自动停堆。截至 15 日，大部分受影响的核电站机组摆脱紧急状态，但仍有机组存在冷却问题。12 日，福岛第一核电站 1 号机组因冷却系统故障，出现反应堆堆芯燃料部分熔毁，导致堆芯水蒸气外泄产生的氢气和建筑物内的氧气发生剧烈反应引起化学性爆炸，但并非内部核反应堆安全金属外壳发生爆炸，核反应堆压力容器和反应堆安全壳没有受损，不会造成大量放射性物质外泄；核电站附近放射性污染物的主要来源是为反应堆减压所排出的放射性蒸汽，而不是核燃料外泄。14 日，该电站 3 号机组也发生类似的氢气爆炸。15 日，2 号机组现场发生爆炸，导致反应堆用于盛装冷却水和控制内部气压的容器

3、底部压力控制池受损；4 号机组发生氢气爆炸，失火燃烧，现已扑灭。目前，福岛第一核电站 1、2、3 号机组冷却注水工作仍在继续，而第二核电站 4 台机组已全部安全停止了运转。据报道，因福岛核电站爆炸而泄露的放射性污染物正在乘北风向日本各地扩散开，包括东京在内的日本关东地区，已检测到比通常更高的放射性物质。但日本官方表示，现在检测到的数值对人体健康没有太大影响。日本政府已将这次核事故初步定为 4 级，低于 1979年的美国三里岛核事故（5 级）和 1986年的苏联切尔诺贝利核事故（7 级），即造成“局部性危害”，但预计随着事态发展会对事故等级进行调整。日本在运核反应堆 55 座，核发电量占该国总电

4、量的 30%左右，此次地震也使该国电力供应受到较大影响。据日本专家指出，除去此次地震为日本史上最高等级地震的客观因素之外，发生事故的核电站设备老化和抗震能力不足也难辞其咎。福岛核电站使用的反应堆均为上世纪 70 年代投入运行，是从美国引进的老式单层循环沸水堆，冷却水直接引入海水，只有一条冷却回路。沸水产生的蒸汽用来直接推动涡轮，一旦发生故障，蒸汽里就带有辐射性物质。根据东京电力公司在今年 2 月 7 日对 1 号机 组的分析报告，该机组已经服役 40 年，出现了一系列设备老化的迹象，包括原子炉压力容器的中性子脆化，压力抑制室出现腐蚀，热交换区气体废弃物处理系统出现腐蚀，并为其制定了长期保守运行

5、的方案。此外，由于建设期较早，其配套设施的抗震能力偏低（抗震测试强度最高为 7.9级），为事故发生埋下隐患。同时，东京电力公司没有充分考虑核电站应对海啸的能力也是造成本次事故的重要原因。此次地震的断层达到 400公里，并且产生了大海啸。但电站运营商东京电力公司在核电站建设时只设想了断层几十公里、海啸数米左右的情况，导致应急电源因海水浸泡无法启动。针对日本地震后出现的紧急情况，我国相关部门在第一时间紧密跟踪日本发生的海啸对运行核电站和在建核电工程可能的影响，做好运行核电机组监测并重点关注海水系统和环境监测系统的运行情况。到目前为止已经确认本次地震对我国各核电厂安全没有造成任何影响，且在我国境内未

6、发现任何放射性异常。世界气象组织和国际原子能机构北京区域环境紧急响应中心 3 月 15 日权威发布，日本中北部区域在中低层大气中风向由西南风转西北风；高空大气主要以偏西风气流为主，近期由于降水发生，有利于放射性污染物质沉降，影响范围缩小。未来三天（16 日至 18 日），日本核电站核泄漏产生的放射性污染物质主要影响区域为日本中部、北部及其以东的北太平洋区域，对我国没有影响。2 核能发达国家核能安全发展态势 美国：周密的核应急体系 美国是开发核电最早的国家之一，也是大规模将核电推广使用的国家，其核反应堆数量、装机容量以及核发电量均居世界第一位。美国早在1954年就出台了原子能法，1974年出台了

7、能源改组法案。这些法律为核应急工作的制度化、规范化奠定了坚实基础。美国核应急法律法规体系较为完善，经费预算明确充足，各级核应急管理部门及单位之间协调运作良好，各类应急预案涉及范围较广，层次清晰。1979年三里岛事故后，美国开始建立联邦、州、地方、核设施营运单位等四级核应急体系，实行属地管理，符合应急工作快速、高效等内在要求，也符合核设施点多面广的客观要求。美国核应急技术支持体系具有较高的科技水平，其建立了一套较完善的集事故监测、评价与事故信息报知于一体的核应急技术支持体系：整合了应急资源，实现技术和信息多方共享；建立了大气扩散模型，适用于核、生、化等事故的后 果预测和评价；核设施营运单位与政府

8、共建一套连续自动监测系统，统一管理、共同监视。法国：标准化统一协调管理 法国的核电比例超过本国电力总量的75%，是世界上核电比例最高的国家，其核电规模仅次于美国。法国核电站一直安全运营，迄今未发生过一起核事故，法国人对分布在全国各地的 58 座核反应堆也没有感到恐慌。究其原因，标准化的先进技术加上研发、设备制造、生产运营及安全监督的统一协调管理是法国核电产业的特色。法国对核电站采取了系列化和标准化的管理，法国所建的58 座核电机组分三大系列，其中 34 个为 100万千瓦、20 个为 130万千瓦、4 个为 150万千瓦，这三大系列均采用同样技术，并采用总体工程管理模式。法国原子能署（CEA）

9、全面负责全国核能战略、整体规划和研究开发；阿海珐集团负责从核燃料的前端提取生产到核电站设备的研究、设计和制造，直至核废料的后处理和储存等一体化运作；而法国电力公司则作为政府授权的唯一核电运营商专门负责核电站的运营、管理、销售和售后服务。早在 20 世纪 60 年代就成立的核管理局除制定核安全规则之外，最重要的是担当核电“警察”，行使监督核设施运行安全的职责。2002年法国在核管理局的基础上又扩建成立了国家核安全与辐射防护总局，增加了对放射性废料长期监管的职能。每年核安全局对大型核用户作 700次800次核查，采取检查、抽查和民意调查等形式。根据具体情况，通过一天、一周或半个月的时间，来看运营商

10、组织管理，核安全的文件，执行操作程序的过程。核查不仅涉及核电站的设计、设备，更主要的是对整个核电站人员是否发挥积极性，他们之间是否有协调的团队精神尤为关注。此外，法国的核安全文化高度强调透明化。无论发生什么情况都要及时通报，使公众与政府相信核能发展的安全。核电站内部采取透明的管理体系。通过建立一个独立的监督层，从核安全总监、核电顾问、核电站检查组、高级安全顾问到安全工程师，随时对不同的管理层监督，每年定期写检查报告，并直接将结果向国家安全当局汇报。日本：巨灾难掩强大的防灾抗灾能力 日本是目前世界上核能规模第三大的国家。虽然在这次该国历史上最严重的地震灾害中受损严重，但必须指出的是，作为地震多发

11、国家，日本是世界上为应对地震灾害准备最充分的国家之一。灾害管理的法律法规非常完备和细致；日本政府投入大量物力、财力建立了应对地震和海啸的最先进的预警系统和基础设施；拥有世界上最严格的建筑规范；从民间到政府，救灾措施专业细致；同时非常重视对国民进行防震教育，民众的防震意识和自救行为高效有序。此次地震发 生后，核电站自动保护系统启动使核反应堆立即停运。首相菅直人立即宣布核安全紧急事态，为了保护福岛县附近居民免受核辐射，日本政府采取了如下及时有效应对措施：第一，马上疏散核电站附近居民。根据福岛县发出的指示，距离福岛县第一核电站 1 号机组 20 公里半径范围内的居民、距离 2 号机组 10 公里半径

12、范围内的居民合共约 30 万人要马上撤离，以免遭受辐射的危险。日本政府还根据核设施的具体情况和变化，划定和不断调整疏散区半径，15 日菅直人鉴于事件趋于严重，要求在核电站 20 公里至 30 公里范围内的居民也要做好防止核辐射的准备。第二，军方立即介入除染。日本自卫队中央特殊武器防护队在首相菅直人的命令下，派遣 6 辆除染车进入爆炸现场附近开展除染工作。15 日，日本陆上自卫队的一支穿戴特殊防辐射服的防化部队，已经紧急开赴福岛第一核电站，接替中央特殊武器防护队。第三，政府马上组织向可能受影响的居民派发碘片等药物，防止身体吸入辐射，并组织医疗力量进行人员辐射检测。此外，日本政府还发布指引，要受影

13、响地区居民避免皮肤裸露在外，关闭所有门窗，停止一切空调系统运作，避免吸入或皮肤受到辐射。第四，对于遭受地震海啸影响的核电站，通过释放反应堆容器内水蒸气以降低反应堆内压力，防止更大破损；同时向反应堆注入海水降低堆内温度，防止积聚的热量继续熔毁燃料棒。3 我国核能安全发展态势 我国核能产业发展起步晚，但经过多年发展，目前已进入了一个快速发展的新时期，目前在建机组占全球在建核电总规模的 40%以上。我国目前在运核电机组共 13 台，其中除秦山一期核电站采用二代核电外，其余 12 台在运营核电机组都是二代改进型核电机组，在安全性上都超过此次发生事故的福岛核电机组。核电站的选址均远离断裂带，而且建在稳定

14、的基岩上，抗震、防洪标准等都做到了“高一级”设防，并且受国家核安全局的严格审查。在国家核安全局的牵头下，中国的核电安全规范也完全满足了国际原子能机构的要求。过去 20 年来，未出现任何导致放射性外泄的安全事故。但问题和隐患也客观存在：我国核电运营经验还不足，第一个核电机组到1991年才正式并网发电，至今刚刚 20 年；一些核电站在保养和维护方面，存在操作不规范的地方；与外方的技术合作，在个别项目上也出现了衔接不好的情况；大规模建设之下，行业人士可能会产生麻痹松懈的心理，认为技术有保障，就可能不按规范运作；核电建设中急于求成的心理可能造成核电站施工质量不达标，从而造成安全隐患；核电安全的科学普及

15、以及信息公开工作尚显不够。4 启示与建议 自 1954年第一座核电站投入运行以来，仅经历了短短半个世纪的时间，核能发电已获得了很大的发展。目前，全球有超过 30 个国家拥有核电站，在运 440多座核反应堆，累计安全运行了 13000堆年以上，核电已与火电、水电一起构成了世界电力来源的三大支柱，其在缓解世界能源紧缺和保护环境方面给人类带来的巨大利益是毋庸置疑的。人类无法且没有必要完全放弃核能，关键是如何最大限度地保障其安全性。对于正处于高速发展时期、对能源需求不断高涨的我国，需要辩证看待核能，从能源可持续发展以及战略性产业角度出发，必须要坚持核能发展不动摇的基本原则，不能中断发展。历史上，人类每

16、项技术的发展都付出过惨痛的代价：1903年世界上第一架飞机，仅飞行了 59 秒就坠落；航天飞机也经历了挑战者号、哥伦比亚号两次失事，使 14 名宇航员献出了宝贵的生命；即使已商业运营的民航飞机也常有空难发生，各种交通事故每天都在发生；煤矿也时而发生瓦斯爆炸。这些造成的伤亡要远大于核电站事故造成的伤亡。我们不能因噎废食，相反更需要做的是全面汲取几次重大的核电事故在技术上、管理上及事故处理方面的宝贵经验和教训，为今后核能的安全发展做好万全准备。基于此，提出建议如下：（1）从国家能源系统角度出发加强核能规划 需要综合考虑全国能源结构、资源存量、经济发展、人口分布、环境风险等因素，从系统角度进行合理布

17、局。从国家到核电企业各层面需要强化安全预案，全面加强核电站安全标准。这次事故后，国际核能界肯定会对核电站的安全性重新加以评估，例如设计基准地震的考虑、场址的选择、地震引发的次生灾害如海啸的影响等。德国总理默克尔即于 12 日晚宣布，德国将全面检查境内 17 座核电站的安全标准；欧盟于 15 日在布鲁塞尔召开核能安全紧急会议，将重新审查欧盟各国的核能安全标准以及执行情况，重点是检查各国核电站应对地震的预案，以确保各国核电站的安全；韩国、印度等亚洲国家均表示将重审各自的核电站计划。我国从国家相关部门到企业层面都应不断总结他国经验教训，加强核电站从规划到建设运行全生命周期的安全评估工作和核安全的监控

18、，提高核安全应急处置能力。更科学地评估今后核电站（特别是内陆核电站）的规划、建设和发展。（2）从法规政策配套措施等层面做好安全发展保障 需要结合国情，在更高层面上架构核电安全机制。尽快出台原子能法，以原子能立法为主旨，建立核安全相关技术标准认可机制、管理办法及工作程序；建立相对独立和较为完整的核辐射安全监管技术能力体系；建立核电厂安全评价指标体系，提高核电工程公司的准入条件；建立全国联网的放射源监管系统及完 善全国辐射环境监测网络体系等。各核电站之间还应加强应急联动机制，目前我国还缺乏这方面机制，需要在国家层面加以推动。（3）加强先进核电技术的研发应用 日本受影响核电站采用的是二代核电技术，最

19、大问题就在于遇紧急情况停堆后，须启用备用电源带动冷却水循环散热。而以AP1000为代表的三代核电技术采用失效概率低的非能动安全系统，仅利用地球引力、物质重力等自然现象就可驱动核电厂的安全系统，从而冷却反应堆堆芯，带走堆芯余热，并对安全壳外部实施喷淋，进而使核电站恢复到安全状态。反应堆堆芯熔化概率（CDF）提升至10 的负 7 次方数量级，远低于目前对二代的 10 的负 5 次方的要求。但三代技术的大规模建设必须依赖配套产业链，所以国内企业对 AP1000的消化吸收的进度成为了中国核电未来由沿海逐步延伸向内陆的速度。而第四代先进核能系统（快堆、超高温气冷堆、钍基熔盐堆等）具有革命性技术进步，反应

20、堆具有固有安全（非概率安全）特性，无需场外应急。但第四代核能技术目前还在研究阶段，2030年前尚不能投入商业运行，目前需要加强相关研究工作力度和技术人才的培养。（4）建立核电安全应急处理队伍，加强核辐射损伤的防治研究 设立专项科研基金，重点立足软硬件双过硬的积极预防。加强核辐射事故医学应急救援、急性核辐射危重病人抢救、有效抗放射和促排药物等特殊药物研制等。尽量避免或减轻可能发生核事故造成的人员伤亡和财产损失。日本在这次核电安全处置过程中活跃着一支专业化队伍，我国也应尽快组建一支专业化核电安全应急处理队伍，来应对可能发生的核能危机事件。（5）建立公众参与和信息公开制度 加强公众宣传教育，消除因不了解带来的盲目担忧。本次日本核泄漏事件产生的心理层面影响要远大于实质性影响，在众媒体的聚焦下，对核安全的担忧将被放大，或将在短期内影响全球核电事业的发展。从历史上看，大级别的核事故都会引起对核电安全的社会性忧虑。美国在三里岛事故、欧洲在切尔诺贝利事故之后核电的发展陷入停滞。针对公众核能与核辐射基本知识的缺乏，需要利用电视、广播、报纸、互联网、手册等多种形式，广泛开展核与放射突发事件应急科普知识宣传教育工作，组织编写核与放射突发事件医学应急科普知识和公众心理健康宣传资料，做好公众宣传教育工作，注意心理效应的防治。同时掌握核辐射及自我保护基本常识，学会核辐射的自救，能提高救援效果。