美国三里岛核泄漏回顾

美国三里岛核泄漏回顾原因美国三里岛压水堆核电厂二号堆于1979年3月28日发生的堆芯失水而熔化和放射性物质外逸的重大事故。这次事故是由于二回路的水泵发生故障后，二回路的事故冷却系统自动投入，但因前些天工人检修后未将事故冷却系统的阀门打开，致使这一系统自动投入后，二回路的水仍断流。当堆内温度和压力在此情况下升高后，反应堆就自动停堆，卸压阀也自动打开，放出堆芯内的部分汽水混合物。同时，当反应堆内压力下降至正常时，卸压阀由于故障未能自动回座，使堆芯冷却剂继续外流，压力降至正常值以下，于是应急堆芯冷却系统自动投入，但操作人员未判明卸压阀没有回座，反而关闭了应急堆芯冷却系统，停止了向堆芯内注水。这一系列的管理和操作上的失误与设备上的故障交织在一起，使一次小的故障急剧扩大，造成堆芯熔化的严重事故。在这次事故中，主要的工程安全设施都自动投入，同时由于反应堆有几道安全屏障（燃料包壳，一回路压力边界和安全壳等），因而无一伤亡，在事故现场，只有3人受到了略高于半年的容许剂量的照射。核电厂附近80千米以内的公众，由于事故，平均每人受到的剂量不到一年内天然本底的百分之一，因此，三里岛事故对环境的影响极小。三里岛压水堆核电站发生了堆芯熔毁的严重事故，然而，事故对环境和居民却没有造成任何危害和伤亡，也没有发现明显的放射性影响。事实证明，压水堆核电站的各项安全设施是有效的。检验结果表明在牛奶样品中基本上未查出放射性碘，其中最大的9个样品中碘-131浓度只有0.61.5贝可/升。仅为允许值的千分之三。电站下游两个不同地点采集的河水样品中没有查出任何放射性。电站周围80公里范围内居民所受的剂量大约只是每年天然本底的1%左右；最大个人所受剂量，也只相当于一次X光医疗照射。152个空气样品，只有8个样品发现微量放射性碘，而土壤样品均未查出放射性碘。事故发生后，全美震惊，核电站附近的居民惊恐不安，约20万人撤出这一地区。美国各大城市的群众和正在修建核电站的地区的居民纷纷举行集会示威，要求停建或关闭核电站。美国和西欧一些国家政府不得不重新检查发展核动力计划。1979年3月28日凌晨4时，美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，堆心压力和温度骤然升高， 2小时后，大量放射性物质溢出。6天以后，堆心温度才开始下降，蒸气泡消失-引起氢爆炸的威胁免除了。100吨铀燃料虽然没有熔化，但有60%的铀棒受到损坏，反应堆最终陷于瘫痪。事故发生后，全美震惊，核电站附近的居民惊恐不安，约20万人撤出这一地区。美国各大城市的群众和正在修建核电站的地区的居民纷纷举行集会示威，要求停建或关闭核电站。美国和西欧一些国家政府不得不重新检查发展核动力计划。核泄漏事故影响美国32年在1979年之前，几乎很少有人听说过“三里岛”这个名字，但一场危机让这座位于美国宾夕法尼亚州东北部的核电站一下子闻名世界。在那场持续一周的危机中，世界的目光被定格在哈里斯堡（宾夕法尼亚州首府），记者们喧嚷着拥入该地区，有人发誓说他看到辐射物像水珠一样从反应堆建筑物的一侧渗出、滴落 受史无前例的大地震影响，日本福岛核电站近日发生放射性物质外泄事件，引发各界对爆发一场核灾难的担忧。实际上，自1954年世界上第一座核电站建成以来，类似的核危机曾不断上演，1957年的温德斯凯尔核电站事件，让核电持续几十年都是英国的“政治雷区”，1986年乌克兰切尔诺贝利核电站事故酿成的重大灾难则让世人“谈核色变”。不过，有媒体评论称，这次日本爆发的核危机更像1979年美国“三里岛事件”的重演，那年三月，人类经历了核能发展史上第一起炉心熔毁事故，虽然没有造成任何人员伤亡，但美国人对核能安全性的认知深受影响，之后30余年，美国都没建起新的核电站。“三里岛”一夜成名 在1979年之前，几乎很少有人听说过“三里岛”这个名字，但一场危机让这座位于美国宾夕法尼亚州东北部的核电站一下子闻名世界。在那场持续一周的危机中，世界的目光被定格在哈里斯堡（宾夕法尼亚州首府），记者们喧嚷着拥入该地区，有人发誓说他看到辐射物像水珠一样从反应堆建筑物的一侧渗出、滴落。工程师们在全力对付复杂的核技术难题，世界则屏住呼吸注目观瞧。这是怎么一回事呢？ 事情要从1979年3月28日说起。那天凌晨4时许，三里岛核电站第2组反应堆的操作室里突然一片慌乱。原来，反应堆二次回路冷凝水泵出现故障，由于两天前维修时的一个出水阀门没有打开，反应堆的冷却水不断流出，但一时间没人察觉，而系统自动添加高压注入冷却水不久，却被控制人员错误地关闭阀门给挡了回去。这一系列失误造成的结果就是反应堆堆芯冷却水逐渐丧失，部分燃料棒锆包壳和铀燃料熔化，大量放射性物质，特别是氙、氪之类的气体与碘一道从反应堆释放出来，并有少量放射性物质随部分冷却水的泄漏而释放。 相关部门对这起事件的反应是迅速的。当日上午7时45分，美国核管理委员会设在宾州普鲁士王市的办公机构接到消息，15分钟后，该机构位于华盛顿特区的总部发出警报，其行动中心动员起来，并派出一队人员前往出事地点。与此同时，美国能源部、环境保护署也动员各自部门的反应部队。9时15分，白宫接到了通知。11时，所有无关人员被要求撤离核电站。一场美国史上前所未有的核危机逐渐拉开帷幕。恐慌情绪蔓延到整个美国 最初传出的信息是模糊而矛盾的。运营三里岛核电站的公司称局势可控，但该地所属市的市长办公室官员在向白宫报告时却表达了对形势恶化的担忧，甚至担心发生氢气爆炸。在距离核电站10英里外的哈里斯堡，宾州新州长正为是否马上将可能受到影响的60万民众转移而苦恼，助手们在这个问题上意见不一。在100英里外的华盛顿，美国核管理委员会的官员也很焦虑，他们迫切需要可靠的信息，以便引导地方官员，并向总统提出建议。 如果说前48小时低估了事件的危险性的话，美国核管理委员会随后又走向另一个极端，发布关于核泄漏危险性的报告。正是在该机构的建议下，30日，宾州州长下令核电站方圆5英里内的孕妇和儿童撤离，10英里内的学校全部关闭。但很多人举家出逃到12英里外。全美国为此震惊，附近有核电站以及在建核电站的城市，民众纷纷集会示威，要求停建或关闭核电站。首都华盛顿到处是反核标语。 作为一名核工程师，美国总统卡特得到消息后并没有慌张，他派核管理委员会的一名官员代表他去了哈里斯堡。但随着美国媒体和国际媒体连日来将三里岛事件作为头条新闻报道，一些著名的美国媒体人开始用“恐怖”这样的字眼描述该事件，还称“情况会更加糟糕”，4月1日，卡特亲自视察三里岛核电站。就在这次视察后不久，美国的各路专家得出一致结论：氢气爆炸基本上不可能，危机基本解除了。大家虚惊一场。民众对核电的信心受重创 事后调查发现，除了设备本身的问题外，三里岛事故的发生与一些列人为操作失误有很大关系，而且事故产生的重大破坏力量主要在反应堆内，对于外界的辐射出乎意料地小。以在事故中泄漏的放射性碘的影响为例，它比之前的预想小得多，只有核管理委员会假定的三千分之一，居民所受辐射剂量如此之小，甚至可以忽略不计。到1980年4月，核管理委员会裁定，三里岛事故不是一次“非常核事故”。 尽管三里岛核事件没有造成一个人死亡，也没有导致核电站被毁，但该事件的影响巨大。仅仅一年前，一位名叫赫伯特英哈伯的加拿大科学家还发布报告，信誓旦旦地称，他通过严密分析得出结论：一个人死于一场核事故的可能性要“小于被陨石砸中的几率”。但灾难这么快就降临了。更巧合的是，在三里岛事件发生前两周，一部名叫中国综合征的电影在美国上映，该片描述的正是美国核电工厂发生核泄漏的故事。 不考虑诸多赔偿，三里岛电站仅二号堆的总清理费用就达10亿美元，而一号堆尽管可以使用，却在此后遭到当地居民的反对，电站不得不向邻州，甚至一度计划向加拿大购买电力以维持当地居民供电。电站所属的公司1979年的收入下降31%，保险公司截至1980年2月对因事故遭受损失的人的赔偿已达1.3亿美元。 更重要的是，由于三里岛事故，民众对核电的信心受到相当大的打击，核泄漏和核武器试验使得普通美国人对核辐射产生强烈担忧，核电和核能成了一个备受批评和攻击的议题。在当时，核能和核电已经具有不可替代的影响力，毕竟在经济上它相当便宜，而且，核能使得美国部分摆脱对石油进口的严重依赖。但三里岛事件后，卡特的顾问们不得不屡次提醒卡特，如果发表赞许核能的讲话，无异于政治自杀。这时，曾经拥护核能的人士也纷纷闭口，美核管理委员会匆忙宣布暂停颁发新的核电站营造和运行许可证。1979年底，卡特表明政府态度：“核能应当作为最后一种可供选择的能源。” 从某种意义上说，三里岛核电站成了反核运动的“集结号”。正是从1979年起，美国方兴未艾的核能产业一下子变得“功能失调”起来，尽管后来不断有人宣传“核能复苏”，但30年来，美国都没建起一座核电站。核电的基本知识1、什么是核能 世界上一切物质都是由原子构成的，原子又是由原子核和 它周围的电子构成的。轻原子核的融合和重原子核的分裂 都能入出能量，分别称为核聚变能和核裂变能，简称核能。 本篇内提到的核能是指核裂变能。 前面提到核电厂的燃料是铀。铀是一种重金属元素，天然 铀由三种同位素组成： 铀235 含量0.71% 铀238 含量99.28% 铀234 含量0.0058% 铀235是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素。 当一个中子轰击铀235原子核时，这个原子核能分裂成两个较轻的原子核，同时产生2到3个中了和射线，并放出能 量。如果新产生的中子又打中另一个铀235原子核，硬引起新的裂变。在链式反应中，能量会源源不断地释放出来。 铀235裂变放出多少能量呢？请记住一个数字，即1千克铀235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃 烧放出的能量。 2、核反应堆原理反应堆是核电站的关键设计，链式裂变反应就在其中进行。 反应堆种类很多，核电站中使用最多的是压水堆。 压水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指头大的烧结二氧化铀芯块，装到锆合金管中，将三百多根装有芯块的锆 合金管组装在一起，成为燃料组件。大多数组件中都有一束控制棒，控制着链式反应的强度和反应的开始与终止。 压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件，吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆，进入蒸汽发生器， 在那里把热量传给二次侧的水，使它们变成蒸汽送去发电， 而主冷却剂本身的温度就降低了。从蒸汽发生器出来的主 冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。冷却剂的这一循环通 道称为一回路，一回路高压由稳压器来维持和调节。 3、什么是核电站 火力发电站利用煤和石油发电，水力发电站利用水力发电， 而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发 电站核电站大体可分为两部分：一部分是利用核能生产蒸 汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统；另一部分是利 用蒸汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。 核电站用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的 核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量 热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。 在发达国家，核电已有几十年的发展历史，核电已成为一种成熟的能源。我国的核工业已也已有40多年发展历史， 建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理等相当完整 的核燃料循环体系，已建成多种类型的核反应堆并有多年 的安全管理和运行经验，拥有一支专业齐全、技术过硬的 队伍。核电站的建设和运行是一项复杂的技术。我国目前 已经能够设计、建造和运行自己的核电站。秦山核电站就 是由我国自己研究设计建造的。 4、什么是核电厂 电是电厂生产出来的。我们知道有烧煤或石油的火力发电厂，有靠水力发电的水电站，还有一些靠风力、太阳能、 地热、潮汐能、波浪能、沼气生产电力的小型或实验性发电装置。核电厂就是一种靠原子核内蕴藏的能量，大规模 生产电力的新型发电厂。 核电厂用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的 核燃料在一种叫做“反应堆”的设备内发生裂变而产生大 量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生出来，并通过电网送到四面八方。这就是最普通 的压水反应堆核电厂的工作原理。 5、什么是放射性约在100年前，科学家发现某些物质能放出三种射线：（ 阿尔法）射线、（贝塔）射线，（伽玛）射线。 以后的研究证明：射线是粒子（氦原子核）流，射线 是粒子（电子）流，统称粒子辐射。类似的还有中了射线、 宇宙射线等。射线是波长很短的电磁波，称为电磁辐射。 类似的还有X射线等。 这些射线的共同特点是：1、有一定穿透物质的能力；2、人 的五官不能感知，但能使照相底片感光；3、照射到某些特 殊物质上能发出可见的荧光；4、通过物质时有产生电离 作用。 射线主要通过电离作用对生物体产生一定的影响。 射线并不可怕，我们吃的食物、住的房屋，甚至我们的身体 内都有能放出射线的物质。我们戴夜光表、作X光检查、乘 飞机、吸烟都会接受一定的辐射剂量。但是，过高的辐射剂 量会引起有害健康的效应。 6、什么是反应堆核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能热能转换的装置。 核电厂用的压水反应堆有一个厚厚的钢质贺筒形外壳，腰部有几个进水品和出水口，称为压力容器，900兆瓦的压水堆， 其压力容器高12米，直径3.9米，壁厚约0.2米。 压力容器内是堆芯，堆芯由燃料组件和控制棒组件等组成。水在它们的间隙中流过。水在此起两个作用，一是降低中子 的速度使之易于被铀235核吸收，二是带出热量。900兆瓦 的压水堆一般装有157个燃料组件，约含80吨二氧化铀。 压力容器顶装有控制棒驱动机构，通过改变控制棒的位置来 实现开堆、停堆（包括紧急停堆）和调节功率的大小。 7、什么叫做核事故一般来说，在核设施（例如核电厂）内发生了意外情况，造成放射性物质外泄，致使工作人员和公众受超过或相当于规定限值的照射，则称为核事故。显然，核事故的严重程度可 以有一个很大的范围，为了有一个统一的认识标准，国际上 把核设施内发生的有安全意义的事件分为七个等级。 由表可以看出，只有47级才称为“事故”。5级以上的事 故需要实施场外应急计划，这种事故世界上共发生过三次， 即苏联切尔诺贝利事故、英国温茨凯尔事故和美国三里岛事故 大家已经知道了自然界中放射性是到处存在的，我们一直在接受天然本底的辐照。那么这种天然辐射主要来自哪里？它们的程度又如何哪？天然辐射的“本底”有两个来源：一个是高能粒子形式的辐射，它来自外层空间，统称宇宙射线；另一个来源是天然放射性，即天然存在于普通物质（如空气、水、泥土和岩石，甚至食物）中的放射性辐射。另外现代社会中人们还会接触到各种人为的辐射，如X光检查，看电视，使用