法国阿海珐司对福岛核事故分析(翻译)

1、目录目录 1. 电站设计 2. 事故进程 3. 放射性释放 4. 乏燃料水池 5. 信息来源 dr. matthias braun 马赛厄斯.布劳恩 博士pepa4-g, arevanp gmbh matthias.braunareva.com01 april 2011福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析福岛第一核电站福岛第一核电站1号机组：通用电气设计沸水堆核电站号机组：通用电气设计沸水堆核电站 (439 mw), 1971年投入运行年投入运行2-4号机组号机组 ：通用电气设计沸水堆核电站：通用电气设计沸水堆核电站 (760 mw), 1974年投入运行年投入运行福岛核电站事故分析福岛核电站

2、事故分析1. 1. 电站设计电站设计厂房结构厂房结构安全壳安全壳u混凝土厂房混凝土厂房钢构架维护层钢构架维护层u梨形干井梨形干井 环形湿井环形湿井 福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析1. 1. 电站设计电站设计维护层维护层 福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析1. 1. 电站设计电站设计吊装安全壳上封头吊装安全壳上封头福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析1. 1. 电站设计电站设计反应堆维护层(不锈钢结构)乏燃料水池混凝土反应堆厂房(二次安全壳)反应堆堆芯反应堆压力容器安全壳 (干井)安全壳 (湿井) /浓缩井新蒸汽管线 主给水管线福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析1. 1. 电站设计电站

3、设计2011.3.11 14:46 地震地震u9级日本北方电网崩溃反应堆主体并未损坏紧急停堆紧急停堆铀的裂变释热停止热量的产生是由于裂变产物的放射性衰变 停堆后 6% 1天后 1% 5天后 0.5%福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程安全壳隔离安全壳隔离非安全相关贯穿件隔离设备闸门隔离如果安全壳隔离成功，裂变产物在初期的大量释放是不可能发生的应急柴油机启动应急柴油机启动u应急堆芯冷却系统启动电站处于稳定的安全状态电站处于稳定的安全状态福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程11.3. 15:41海啸袭击核电站海啸袭击核电站 u电站设计抵御海啸

4、的能力是6.5米浪高实际浪高 7m海水冲击了应急柴油机和/或用来冷却发电机的重要厂用水厂房全厂断电全厂断电u除了蓄电池外，失去其他电源只剩下一列应急堆芯冷却系统可用福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程堆芯循环泵可用堆芯循环泵可用u反应堆产生的蒸汽推动小汽轮机蒸汽在湿井中凝结小汽轮机驱动堆芯循环泵运行湿井中的冷却剂被泵驱动进入反应堆必须保证的: _电池电量 _湿井温度低于100度由于没有冷源，堆芯循环泵没办法由于没有冷源，堆芯循环泵没办法一直运行下去一直运行下去福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 堆芯循环泵停运堆芯循环泵停运 打开蒸汽释放

5、阀打开蒸汽释放阀 余热仍然在压力容器内释放余热仍然在压力容器内释放 反应堆压力容器内液位下降反应堆压力容器内液位下降u 1号机组11.3. 16:36 (电池耗尽)u 2号机组14.3. 13:25 (泵故障)u 3号机组13.3. 2:44 (电池耗尽)u 压力升高u 蒸汽释放到湿井福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 堆芯循环泵停运堆芯循环泵停运 打开蒸汽释放阀打开蒸汽释放阀 余热仍然在压力容器内释放余热仍然在压力容器内释放 反应堆压力容器内液位下降反应堆压力容器内液位下降u 1号机组11.3. 16:36 (电池耗尽)u 2号机组14.3. 13:25 (泵故

6、障)u 3号机组13.3. 2:44 (电池耗尽)u 压力升高u 蒸汽释放到湿井福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 堆芯循环泵停运堆芯循环泵停运 打开蒸汽释放阀打开蒸汽释放阀 余热仍然在压力容器内释放余热仍然在压力容器内释放 反应堆压力容器内液位下降反应堆压力容器内液位下降u 1号机组11.3. 16:36 (电池耗尽)u 2号机组14.3. 13:25 (泵故障)u 3号机组13.3. 2:44 (电池耗尽)u 压力升高u 蒸汽释放到湿井福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 堆芯循环泵停运堆芯循环泵停运 打开蒸汽释放阀打开蒸汽释放阀

7、余热仍然在压力容器内释放余热仍然在压力容器内释放 反应堆压力容器内液位下降反应堆压力容器内液位下降u 1号机组11.3. 16:36 (电池耗尽)u 2号机组14.3. 13:25 (泵故障)u 3号机组13.3. 2:44 (电池耗尽)u 压力升高u 蒸汽释放到湿井福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 堆芯循环泵停运堆芯循环泵停运 打开蒸汽释放阀打开蒸汽释放阀 余热仍然在压力容器内释放余热仍然在压力容器内释放 反应堆压力容器内液位下降反应堆压力容器内液位下降u 1号机组11.3. 16:36 (电池耗尽)u 2号机组14.3. 13:25 (泵故障)u 3号机组1

8、3.3. 2:44 (电池耗尽)u 压力升高u 蒸汽释放到湿井福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 由于汽化产生汽泡，使液体膨胀，液由于汽化产生汽泡，使液体膨胀，液位仍高于堆芯裸露的液位位仍高于堆芯裸露的液位 50%堆芯裸露堆芯裸露u 包壳温度升高，但是仍低于堆芯发生损坏的温度 2/3堆芯裸露堆芯裸露u 包壳温度超过900度u 包壳发生破损u 包壳和燃料棒间的裂变产物释放福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 3/4堆芯裸露堆芯裸露u 包壳温度超过1200度u 锆水反应发生u zr + 2h20 zro2 + 2h2u 反应放出的热量进一步

9、使堆芯升温u 产生氢气 1号机组: 300600kg 2/3号机组: 3001000kgu 氢气通过湿井进入干井福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 在在 1800 1、2、3号机组号机组 u 包壳熔化u 钢结构熔化 在在 2500 1、2号机组号机组u 燃料棒破损u 堆芯内熔融物分层 在在 2700 1号机组号机组u 燃料熔化 供水恢复使供水恢复使3台机组事故中止台机组事故中止u 1号机组: 12.3. 20:20 u 2号机组: 14.3. 20:33 u 3号机组: 13.3. 9:38福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 堆芯熔化

10、过程中释放的裂变产物堆芯熔化过程中释放的裂变产物u 氙、铯、碘u 铀/钚仍保留在堆芯内u 裂变产物以气溶胶形式存在 通过阀门进入浓缩井中通过阀门进入浓缩井中u 水的净化作用去除掉了一部分气溶胶 氙和留存下来的气溶胶进入干井氙和留存下来的气溶胶进入干井u 气溶胶附着在容器壁上，进一步减少了气空间中的气溶胶 福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 安全壳安全壳u 裂变产物和大气间的最后一道安全屏障u 壁厚3厘米 u 设计压力 4-5bar 实际压力达到实际压力达到 8 baru 正常注入的惰性气体（氮气）u 堆芯产生的氢气u 浓缩井的沸腾 使安全壳降压使安全壳降压u 1号

11、机组: 12.3. 4:00u 2号机组: 13.3 00:00u 3号机组: 13.3. 8.41福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 安全壳降压的积极和消极影响安全壳降压的积极和消极影响u 去除安全壳内的能量（只有水留下）u 降压到4baru 释放少量的气溶胶（碘和铯0.1%)u 释放惰性气体u 释放氢气 气体释放到反应堆维护层气体释放到反应堆维护层u 氢气是易燃的福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 1号和号和3号机组号机组u 氢气在反应堆维护层爆炸u 钢结构屋顶遭到破坏u 结构更坚固的反应堆厂房没有遭到破坏u 看起来比较严重但是就

12、安全性来说，影响不大 福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 2号机组号机组u 氢爆发生在反应堆厂房内u 可能造成了浓缩井损坏u 安全壳向外不可控的气体释放u 裂变产物的释放u 电站人员暂时撤退u 高的局部剂量率使得恢复工作被迫暂停 没有确切的信息说明为什么没有确切的信息说明为什么2号机组发生号机组发生这种特殊的情况这种特殊的情况福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 反应堆当前状态反应堆当前状态u 1,2,3号机组都发生了堆芯损坏u 由于不同的燃烧和爆炸，1至4号机组厂房都发生了损坏u 所有机组的反应堆压力容器通过移动泵注水u 至少1号机组

13、的安全壳已经成功注入 通过继续释放蒸汽到大气进一步冷却通过继续释放蒸汽到大气进一步冷却反应堆反应堆 接下来只会有少量的裂变产物会被释接下来只会有少量的裂变产物会被释放到大气放到大气福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析2. 2. 事故进程事故进程 电站现场电站现场u 2号机爆炸前 低于 2msv/h 主要源于释放的含放射性的惰性气体 测量点位于西面，极低的测量值可能是源于风向的影响u 2号机爆炸后 (安全壳损坏) 瞬时峰值 12msv/h 释放点并不明确 现场局部峰值 400msv/h 当前现场稳定剂量值 5msv/h 厂房内剂量值要高得多u 限制工人作业时间是很必要的福岛核电站事故分析福岛核电

14、站事故分析3. 3. 放射性释放放射性释放福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析3. 3. 放射性释放放射性释放 电站外部电站外部u 由于反应堆厂房整体上保持完好 = 气溶胶释放会减弱 (不像切尔诺贝利)u 裂变产物随蒸汽释放 = 快速气溶胶形成, 大的碎片在电站近距离内坠落u 对厂区外放射性剂量贡献最大的是放射性惰性气体u 被风携带并随风扩散的放射性物质所产生的影响随时间延长会逐渐降低 惰性气体内无辐射尘，所以不会在局部地区土壤内形成高放射性水平惰性气体内无辐射尘，所以不会在局部地区土壤内形成高放射性水平 电站电站20km以内区域以内区域u 撤退是适当的u 短期内的测量值没有达到0.3msv/

15、hu 可能会破坏今年的农作物和乳制品u 或许没有必要永久性撤离该区域福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析3. 3. 放射性释放放射性释放 电站电站50公里以内区域公里以内区域u 控制农作物和乳制品的生产u 服用碘片 (警告，碘片会影响治疗心脏病的药物)福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析3. 3. 放射性释放放射性释放 反应堆维护层储存的乏燃料反应堆维护层储存的乏燃料u 由于维修，4号机组的所有燃料储存在乏燃料水池u 乏燃料水池蒸干 4号机组：10天 1-3,5,6机组： 几周后u 乏燃料水池由于地震产生破口？ 结果结果u 燃料直接面对大气发生熔化u 裂变产物几乎无法滞留u 大量释放福岛核电站

16、事故分析福岛核电站事故分析4. 4. 乏燃料水池乏燃料水池 反应堆维护层储存的乏燃料反应堆维护层储存的乏燃料u 由于维修，4号机组的所有燃料储存在乏燃料水池u 乏燃料水池蒸干 4号机组：10天 1-3,5,6机组： 几周后u 乏燃料水池由于地震产生破口？ 结果结果u 燃料直接面对大气发生熔化u 裂变产物几乎无法滞留u 大量释放福岛核电站事故分析福岛核电站事故分析4. 4. 乏燃料水池乏燃料水池 反应堆维护层储存的乏燃料反应堆维护层储存的乏燃料u 由于维修，4号机组的所有燃料储存在乏燃料水池u 乏燃料水池蒸干 4号机组：10天 1-3,5,6机组： 几周后u 乏燃料水池由于地震产生破口？ 结果结果u 燃料直接面对大气发生熔化u 裂变产物几乎无法滞留u 大量释放 目前还不明确是否由乏燃料水池的释放目前还不明确是否由乏燃料水池的释放已经发生已经