第五讲核电厂的安全性.ppt

第五章核电厂的安全性 什么是核安全 核电厂安全性有什么保证 如果发生事故 有哪些缓解措施 对 安全 二字要有科学而准确的认识 什么是安全 一般的看法是 安全就是不出事 而国际民航组织有个比较科学的定义 安全是一种状态 即通过持续的危险识别和风险管理过程 将人员伤害或财产损失的风险降至并保持在可接受的水平或其以下 安全是相对的 不是绝对的 安全是可控的 事故是可以预防的 辐射离我们有多远 什么是辐射 辐射是指以波或粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量 如声辐射 热辐射 电磁辐射 粒子辐射等 的统称 辐射按伦琴 小时 R 计算 Attention 电离辐射 电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称 其种类很多 高速带电粒子有 粒子 粒子 质子 不带电粒子有中子以及X射线 射线 核辐射 核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流 核辐射可以使物质引起电离或激发 故称为电离辐射 电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射 直接致电离辐射包括质子等带电粒子 间接致电离辐射包括光子 中子等不带电粒子 射线的穿透力 核辐射危害原理 在电离辐射或其他外界因素的影响下 可导致遗传基因发生突变 当生殖细胞中的DNA受到损伤时 后代继承母体改变了的基因 导致有缺陷的后代 因此 人体一定要避免大剂量照射 生物效应产生的过程和机理 电离辐射生物学效应的机理 关于远期效应的潜伏期 日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化 0 10年 20年 30年 40年 白血病 白血病之外的肿瘤 2年 放射性物质进入体内的途径 辐射量 放射性活度 A 物体中放射性原子核在单位时间内发生衰变的数目单位 贝克照射量 或者X射线在1kg干燥的标准状态下的空气中产生电离电荷量为2 58 10 4库伦的正离子和等量负离子的照射量 称为1伦琴 吸收剂量 D 医学 单位质量受照射物质所吸收的平均电离辐射能单位 戈瑞 剂量当量 H 辐射防护 数值上等于 吸收剂量 射线的品质因数Q单位 希射线的平均品质因数Q中子 质子 离子和 粒子25氘的 射线2X 和电子1 辐射并不可怕 电离辐射 非电离辐射 红外线 微波由于能量低 不能引起物质电离 不能引起物质电离的辐射 与物质直接或间接作用时能使物质电离的辐射 生活中的辐照 看电视 抽烟 带夜光表 乘飞机 光透视等 带夜光表每年有0 02毫希 乘飞机旅行2000公里受0 01毫希 每天抽20支香烟 每年有1毫希 一次X光检查0 1毫希 化疗的辐照剂量更大 4000毫西弗 希伏 辐射剂量可致死 1毫西弗 希伏 1000微西弗 世界平均天然本底剂量率为2 4毫希 年 辐射剂量标准 对于职业工作人员 年平均剂量不得大于20毫希 安全下限的五分之一 对于核电厂周围的居民 年平均剂量不得大于1毫希 天然本底剂量的40 核安全 核安全是技术安全和辐射安全的统称 技术安全的重点在维持核设施的正常运行 预防事故的发生和事故后缓解其后果 从而保护工作人员 公众和环境不至于受到辐射带来的伤害 辐射安全的重点在通过辐射水平的监测 辐射效应的评价 辐射防护措施的设置和事故应急与干预 实现辐射防护最优化并使辐射剂量不超过规定限值 辐射防护目标 1 允许符合规定限值的辐射照射和放射性物质的排放 2 做到合理可行尽量低 技术安全目标 做好风险控制 问题是 单有定性安全目标还不够 多安全才算安全 必须确定定量的安全目标 核电厂的定量安全目标美国核管会 NRC 给出了核电厂的定量安全目标 对人员辐射照射的确定性效应和随机性效应 确定性效应 在受到较大剂量辐射照射时 产生确定性效应 可从生理上直接观察到 如皮肤溃烂 呕吐 脱毛 造血功能损伤 直至死亡 确定性效应定量目标 对紧邻核电厂的正常个体成员来说 由于反应堆事故所导致立即死亡的风险不应该超过美国社会成员所面对的其他事故所导致的立即死亡风险总和的千分之一 核电厂的定量安全目标随机性效应 在辐射照射剂量较低时 表现为随机性效应 不能直接观察到生理效应 但大量统计发现癌症比例上升 可能会有 遗传效应 随机性效应定量目标 对核电厂邻近区域的人口来说 由于核电厂运行所导致的癌症死亡风险不应该超过其他原因所导致癌症死亡风险总和的千分之一 2 核电厂的定量安全目标NRC所确定的定量安全目标只解决了对人员的保护问题 没有解决对环境的保护问题 如何判断是否满足定量安全目标呢 太复杂 不现实 核电厂的安全措施 三 核电厂的概率安全目标 防止放射性大量向外释放 防止堆芯熔化 核电站的安全壳 由高72 5米 外径38米 厚1米的钢筋混凝土 制成的圆柱形建筑 内衬6毫米的钢板 防止放射性物质的外泄 耐受事故时内部的高温和高压 还能抵御外部破坏例如龙卷风 地震 喷气式飞机的撞击 核电厂常见的辐射为 辐射 辐射 辐射和中子辐射 电离辐射对人体的危害 主要在于辐射的能量导致构成人体组织的细胞受到损伤 由于电离辐射的类型不同 因此它们对人体的危害情况也不一样 相对而言 有的辐射产生外照射的危害性大一些 而有的辐射产生内照射的危害性大一些 所谓外照射和内照射就是辐射源分别在人体外和人体内对人体形成的照射 粒子质量大 电荷多 在物质中的射程很短 能量最大的 粒子在空气中的射程只有几厘米 但难以穿透人体皮肤外表的角质层 因为角质层是一层无生命组织 粒子几乎不存在外照射危害的问题 粒子的相对危害性 粒子一旦进入人体 其射程短这一特点就显得非常重要了 此时 辐射源被人体活组织所包围 损伤几乎都集中在 粒子源点的附近 若 粒子沉积在人体内的某个器官 粒子的能量就会被该器官全部吸收 这样 该器官就会受到严重的损害 因此 粒子的内照射危害是很值得重视的 与 粒子相比 粒子在空气中的射程较远 能量较高的 粒子才能穿透人体皮肤进入浅表组织几毫米 因此 粒子具有外照射的危害 不过 它只能造成人体皮肤和浅表组织的受照 是一个轻微的外照射源 粒子同样也有内照射的危害 但与 粒子相比 其危害性要小些 因为 粒子在组织中射程较远 在组织的某个小体积内放出的能量较 粒子小 因此 这个小体积内组织的损伤也较小 粒子的相对危害性 射线和 射线在空气和其它物质中射程很远 穿透力强 即使离辐射源很远 也可能对人体造成外照射的危害 当人体处于 射线或 射线辐射场中时 可能会使所有的器官和组织均受到照射 因此 就外照射而言 射线与 粒子相比具有更大的危害性 由于 射线在人体组织中的射程很远 甚至贯穿人体 因而交给组织中某一小体积内的能量较少 损伤也较小 可见 就内照射而言 射线对人体的危害要比 粒子小得多 射线和 射线的相对危害性 中子的相对危害性 中子不带电 无论在空气中还是在其它物质中 它均有很远的射程 因此 与 射线和 射线一样 中子对人体的影响主要是外照射的危害 但由于中子的品质因子是 射线和 射线的20倍 因此 同样的吸收剂量 中子对人体的相对危害性要比 射线和 射线大得多 中子几乎不存在内照射的问题 因为中子源进入人体的机会是极为罕有的 综上所述 核电站常见的几种辐射 就其相对危害性而言 辐射和 辐射的潜在危害主要在内照射 而 辐射 包括 射线 和中子辐射的潜在危害主要在外照射 这些相对不同的危害性也是辐射防护关注的重点 防止或减少受辐照的措施是时间 距离 屏蔽而屏蔽是最好的措施 射线只要用一张纸就能挡住 射线只要一块薄铝板就能挡住 射线和中子会被混凝土墙所阻挡 时间防护法 尽量减少辐射源对人体的照射时间 以减少受照剂量 在工作场所剂量率不变的条件下 受照剂量与受照时间成正比 因此想方设法减少工作时间是减少受照剂量的有效方法 一般说来 可以从下述几个方面来减少受照时间 1 时间防护 timeprotection 距离防护法 尽量增加人体与辐射源之间的距离 以减小人体受照的剂量 距离防护 distanceprotection 距离防护 图6 3应用距离防护的一个例子 射线穿过物质 与物质相互作用 射线将被减弱或吸收 在时间 距离防护不能使剂量降低到剂量限值的要求 为此 必须在人体与放射源之间设置屏蔽物 以减少受照剂量 根据需要屏蔽物可设置为固定屏蔽物和活动屏蔽物 屏蔽防护 shieldingprotection 屏蔽防护 放射性 三废 的处理 核能生产的各个环节和放射性核素在工业 农业 医学和科学研究等部门的广泛应用 都会排放出一定数量的放射性废气 废液和固态废物 简称放射性 三废 治理放射性 三废 对于保护环境 保障人民健康 促进农 牧 渔业发展和充分利用资源 发展核能事业 都具有重要的意义 放射性 三废 的处理 对于放射性 三废 处理方法 可归纳为浓缩贮存和稀释排放两大类 1 放射性 三废 处理的评价指标放射性 三废 处理效果的评价指标 一是浓缩倍数 二是去污倍数或净化倍数 1 浓缩倍数 放射性废物的原有体积与处理后放射性浓集物体积之比 浓缩倍数越大 说明浓缩后的体积越小 贮存也就越经济 越安全 2 去污倍数或净化倍数 放射性废物的原有放射性浓度与处理后的剩余放射性浓度之比 去污倍数越大 说明处理后废物中剩余放射性浓度越低 排放 贮存就越安全 放射性 三废 的处理 2 放射性废液的处理稀释排放 低活度的放射性废水 稀释至限值以下放入下水道 放置衰变 对于短半衰期的低活度放射性废液 放置10个半衰期后 作一般废液排放 浓缩贮存 对于长半衰期高活度的废液 以化学沉淀 离子交换 蒸发等方法 将放射性物质浓集 缩小体积 以利长期贮存 放射性 三废 的处理 固化贮存 经浓缩处理后的放射性残渣 可与水泥 沥青等融合成固态废物 再以贮存 放射性 三废 的处理 3 放射性固体废物的处理 主要有放置衰变和压缩贮存等方法 4 放射性废气的处理 主要有稀释排放和净化排放等方法 三里岛事件 在1979年3月28日 位于美国宾西法尼亚州的三里岛核电站的2号堆 发生了核电史上第一次严重事故 这是由于水泵阀门信号灯故障和操作人员多次误操作所造成的 反应堆堆芯两次露出水面 使燃料元件破坏和大约三分之二的堆芯熔化 导致大量惰性气体和放射性碘与其他一些放射性核素进入了安全壳内 并且由于锆包壳和水发生化学反应 也产生许多氢气 但没有发生爆炸 因为安全壳的良好密封性和屏蔽作用 这次事故释放到环境中的放射性物质很少 根据监测调查 对周围80千米的200万居民所带来的总剂量仅为20人 Sv 希沃特 不到这地区居民年本底辐射总剂量的 核设施建设运行之前该地区的辐射剂量水平 1 这地区的年本底辐射总剂量2400人 Sv 附近居民受到的最大个人剂量不到1毫希沃特 只与作一次X光胸部透视所受的剂量差不多 三里岛核电站值班的118名工作人员 无一伤亡 只有3人的受照剂量超过季度允许剂量水平 年 月 日 切尔诺贝利核电站 号反应堆发生爆炸 造成 人当场死亡 吨多强辐射物泄漏 此次核泄漏事故使电站周围 万多平方公里土地受到直接污染 多万人受到不同程度核辐射侵害 从事故发生的3月12日上午6时至24日零时止 福岛第一核电站外泄放射性碘的总量约为3万万亿 11万万亿贝克勒尔 在切尔诺贝利事故中 每平方米放射性铯浓度达到55万贝克勒尔的地区 被划为 强制迁移 区域 而在距福岛第一核电站40公里的饭馆村 20日从每公斤土壤中检测到16 3万贝克勒尔铯137 换算后为每平方米326万贝克勒尔 是切尔诺贝利事故 强制迁移 标准的6倍 此外研究人员还证实福岛每天排放的碘131相当于1986年切尔诺贝利核事故后排放量的73 福岛核电站每天排放的铯137水平约为切尔诺贝利核事故排放量的60 日本核电站泄漏后的放射性物质之一 碘131 碘131是气态 混合进入大气层 碘131一旦被人体吸入 可能会引发甲状腺疾病 目前医学上证实 服用碘片可防止人体吸收放射性碘 降低辐射伤害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权威发布 由于中国位于日本国的西部 日本核泄露发生地区近日风向盛行由西向东 其核泄漏放射性污染物未来3天对中国没有影响 65 日本核电站泄漏后的放射性物质之二 铯137 铯137是一种气溶胶 随大气飘散 沉降 预计铯137可能会沉降到海里 铯137会造成造血系统和神经系统损伤 专家表示 日本暖流则从中国沿海往东北方向流到日本 随后遇到千