日本核电事故分析报告

PAGEPAGE10日本福岛核电站核事故分析报告近几天因日本福岛核电站多个反应堆因地震而出现运转故障2个方面对上述事件进行分析。一事件回顾地震事件日本最新发生的地震简要信息如下：3111346地点：日本东北部宫城县以东太平洋海域9.0余震：11-13168531754299594核电站事故：日本福岛第一核电站的645、6号机组正在进行定期维修。13要的问题纠结在福岛核电站的核泄漏问题上面。福岛核电站核泄漏事故电站简介[1]福岛核电站FukushiniaNuclearPowerln于北纬37度25分14秒，东经141度i)10（64），均为沸水堆。119679113439/4602～6197473197810197841979107847847841100％和福岛二站41067/11001197511月开始施工，19817198242～4198421985619878其周边地理分布如下图1所示：图1福岛电站周边地理情况事故背景历史[2]福岛第一和第二核电站此前也多次发生事故。其中福岛第一核电站1978年曾经发生临界事故，但是事故一直被隐瞒至2007年才公诸于众。2005年8月里氏7.2级地震导致福岛县两座核电站中存储核废料的水池部分池水外溢。2006年，福岛第一核电站６号机组曾发生放射性物质泄漏事故。20071977319919791998282008年6月福岛核电站核反应堆5加仑少量放射性冷却水泄漏。官员称这没有对环境和人员等造成损害。2011年3月里氏9.0级地震导致福岛县两座核电站反应堆发生故障，其中第一核电站中一座反应堆震后发生异常导致核蒸汽泄漏。于3月12日发生小规模爆炸，或因氢气爆炸所致。最近核事故详细情况2011312日本共同社报道，2011312336福岛警察厅消息，已经观测到核电站周边辐射强度为1000mSv（核辐射剂量单位1082011312NHK爆炸的具体部位和原因尚不清楚。12330气的混合造成福岛核电站爆炸；爆炸没有损害反应堆容器壳。炉芯很可能正在融化，电力公司向压力容器注入海水冷却。20113142011314311NHK电视台画面显示，现场冒出白烟。151421核电站正门附近首次检测到了中子辐射。辐射量目前还不清楚，可能是14日上午3堆氢气爆炸时从燃料中泄漏的。20113152NHK20113152011315121511核电站4号机组发生爆炸，是类似的氢气爆炸。2011317福岛核电站5号6号机组冷却失灵，温度均超60度，东京电力公司今天表示，抢救厂内3号反应堆是最高优先，其次是4号反应堆。2011318[具体核事故情况如下图2所示：图2反应堆爆炸情况示意图美国分析人士指出，日本福岛核电站目前的状态与1979年美国宾夕法尼♘州三里岛核7核事故被定为5级，当时由于制冷系统出现故障，导致大量放射性物质泄漏，至少15万居民被迫撤离。注：以上消息参考自新华社下属新华网、中国气象局、国家环保部等网站。二事故对周边国家和地区的影响分析核污染物扩散的条件[4]和海浪向外扩散。但是主要还是通过空气的流动扩散。日本周边气流和洋流分布情况[5]从扩散途径来说，核辐射污染物质主要通过水体、大气粉尘和生物链几种方式传播。斯加暖流、赤道逆流接触，而日本暖流和北太平洋暖流会在北回归线附近形成分支。福岛核污染物如果进一步扩散，整个北回归线附近将会是污染物比较重的区域，而洋流所经之处势必会受到核辐射物的影响还可能会影响到美洲地区。对于中国和东南♘地区影响比较大的度尼西♘与赤道逆流交汇。风会带动核辐射污染物质在大气中扩散，中国北方处于温带季风性气侯，冬季盛行西北地区大部，华北北部、黄海北部，每年冬季风存在的时间大约是1144近期日本的天气情况及未来可能的核扩散区域[6]日期天气状况日期天气状况风向风速气温（oC）1708-1808多云48118日08时-18日08时多云偏北转西南23级10119日08时-18日08时多云西南转西北34级12219日08时-20日08时晴西南风3～4级19920日08时-21日08时小雨偏北风转偏南风2～3级15921日08时-22日08时大雨偏北风2～3级156日期天气状况日期天气状况风向风速气温（oC）17日08时-18日08时阵雪转多云西北转西南风45级2418日08时-18日08时多云西南风34级5219日08时-18日08时多云西南转西北23级7019日08时-20日08时多云偏西风34级12220日08时-21日08时小雨西北风转偏南风23级8321日08时-22日08时小雨偏北风23级100表3福岛19日-21日天气预报日期天气状况风向风速气温（oC）1908-2008晴转多云偏西风23级14～32008-2108小雨西北风转偏南风23级12～42108-2208小到中雨偏北风23级11～1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最新预报结果显示3月17081808不会影响中国。的太平洋区域，未来三天对中国无影响。日日本仙台、福岛出现中雪转阵雪，西北转西南风2～44℃6℃，1732℃。东京为多云天气，西北3～59℃，172℃。(1717～193～4综合上述天气，未来核扩散的区域如下图3所示[7]：图3日本核辐射将会影响的地区小结气和海洋的稀释，影响很小，近几日国内主要城市的辐射剂量检测水平如下图4图4环境保护部（国家核安全局）发布的近几日全国主要城市环境辐射水平三反应堆及放射性物质分析此次福岛核电站核事故主要是辅助系统故障特别是辅助电力全失致使堆芯热量无法排漏并扩散的严重事故，先从技术手段进行分析。沸水堆和压水堆预备知识[1,8-10]沸水堆（BWR）和压水堆（PWR）都属于轻水堆，都是靠水（H2O）做慢化剂和冷却4005压水堆布置示意图6沸水堆布置示意图6（boiling-waterreactor,WR如图5。此次失事的日60切尔诺贝利核电站就是安全壳结构缺失的最佳反例。而压水堆（图6所示，拥有2个工作回路，安全性增强了很多。即使是中国最早的核电站浙江秦山核电站和广东大♘湾核电站，也是引进80年代的法国压水堆技术，既有内部钢密闭安全壳，也有外部混凝土防爆安全壳。安全壳是坚固的90厘米厚混凝土外墙，里面X光拍片。沸水堆核泄漏物质情况[11-13]主要考虑的放射性物质分为裂变产物和活化产物2类。裂变产物13Kr，85Kr,87Kr,89Kr,131mXe,133mXe,133Xe,135Xe,137Xe,138Xe（2）放射性碘：主要有131I,132I,133I,134I,135I。（3）其它不挥发性裂变产物具体物理性质如表4所示：核素半衰期核素半衰期1012Bq/MW辐射种类惰性气体10.8a7.18585m88Kr4.4h350Kr2.8h830Kr5.3d1940Xe9.2h410Xe8.1d940I211900I6.7h1800I3.3d1400133135133135挥发性元素2.3h1400131132133135I132Te134Cs2.1aaa1407052137Cs其他元素901.0a12.8d284d3101990106SrRu140144BaCe16O16N非冷却剂活化产物氚H/T(HTO)存在，半衰期12年。（4）41Ar具体物理性质如表5所示：核素半衰期核素半衰期活度，Bq/cm3溶于水的活化产物10min2201316182019腐蚀产物24N7.2s8.116N1.84h190F10.7s150F29s0.1116O15h7027.8d100Na313d0.45151Cr2.58h19054Mn71.4d2056Mn5.26a1058Co12.8h40060Co244d10064Cu65Cu裂变产物的挥发性裂变产物的释放特性取决于产物的物理化学性质6表6裂变产物按释放特性的分类类别分组主要核素（1）气体惰性气体Xe，Kr卤素I，Br（2）易挥发碱金属Cs，Rb碲Te，Se，Sb碱土金属Ba，Sr（3）难挥发贵金属Ru，Rb，Pd，Mo，Te稀土金属Y，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Np，Pu难熔氧化物Zr，Nb12（如沸水堆>为最重要核素，特别是I不仅释放份额高，半衰期中等，挥发性强，释3小结分析表4-表6可知，一般主要关注的核素有I，Cs的放射性同位素，这与在日本核电站131I137Cs伤。日本政府已计划向核电站附近居民发放防止131I辐射的药物碘片。结合第二部分中的日本周边的大气和海洋流动情况性物质泄漏对中国的影响是几乎没有的。四辐射剂量分析常见剂量定值和区分预期剂量效应后果预期剂量效应后果很低剂量：无急性效应，极小的附加癌症危险甚至在涉及大人群时，可能也不能察觉癌10mSv（有效剂量）或更小症发生率增加低剂量：无急性效益，附加癌症危险小于1%如果受照人群大（可能大于10万人）可100mSV（有效剂量）能观察到癌症发生率增加中度剂量：可能恶心、呕吐、中度骨髓阻抑，随后附加安 如果受照人群大于几百人可能观察到癌1000mSV（急性全身剂量）10%症发生率增加高剂量：一定恶心可能发生骨髓综合症受到4000mSv 观察到癌症发生率增加1000mSV（急性全身剂量）急性全身照射，不进行医学治疗，死亡危险大，明显的附加癌症危险全身吸收剂量/Gy主要致死效应照射后死亡时间/d全身吸收剂量/Gy主要致死效应照射后死亡时间/d>15神经系统损伤<5，剂量依赖性35骨髓损伤LD50603060515胃肠道损伤720515肺和肾脏损伤60150表9中国和全球公众所接受的平均剂量[14]辐射源年平均剂量/mSv我国公众分额/%年平均剂量/mSv全球公众分额/%天然的约2.395.82.4085.4宇宙射线0.3414.10.3813.5陆地射线0.5423.40.4817.1氡0.72530.21.1540.90.230其他内照射0.4217.50.2910.4人工的0.0994.10.4114.6医疗照射0.093.80.4114.3大气层核试验0.00切尔诺贝利核电站事故0.0020.10.0050.1核燃料循环总计<0.00022.41000.0022.80100日本福岛核电站事故剂量由于目前很多资料并不透明，只能从传回国内的新闻来获知某些片段，现列举如下：12日：12161在爆炸中坍塌。爆炸发生后，在核电站周边检测到的辐射剂量增加至每小时1.015mSv。核180.0705。15日-16日：日晚上在距离福岛第一核电站西北200.22mSv（１mSv=1000μSv）0.33mSv之间；30600.0125mSv至0.0253mSv之间。158405021町附近检测到每小时的辐射量，这相当于是正常情况下的约6600倍。具体为车外的辐射量为每小时330至24μS，车内的辐射量为每小时300至19μS。日本文部科学省15日发布的数据显示，当天上午，关东地区以北风为主，位于福岛核10100辐射值超过上午的130倍。上午10时至11时，东京市内检测到的辐射为有记录以来最高的0.809μv平时则是0.035至0.036μv这意味着峰值达到约为正常水平的23倍。人接受一次胸部X光扫描的辐射为20μ8米)4.1330091.4环境中辐射量强度高达每小时87.7mSv。四对中国核电建设的影响中国的核电规划20077图7中国核电厂规划图近期国家会议决定和未来决策分析中国国务院总理温家宝16立即组织对中国核设施进行全面安全检查全隐患，采取相关措施，确保绝对安全。。核设施所在单位要健全制度，严格操作规程全面审查在建核电站患的要坚决整改，不符合安全标准的要立即停止建设。严格审批新上核电项目安全规划批准前，暂停审批核电项目包括开展前期工作的项目。简要分析校的专业建设既是困难，也是激励甚至是机会。五关于国内的谣言及分析5.1国内现状5.2技术分析[18,19]131I碘的服用量是：对成年人推荐的服用量为100毫克碘（相当于130毫克碘化钾或170毫克碘酸钾，对孕妇和—12岁的儿童，服用量为503岁以下儿童服用量25毫克。4小时之内服用。而我国中盐集团加碘精制盐的说明中标注：碘含量（以碘计20-50mg/k（公斤，执，通过换算可知每克盐含碘。每天食用碘盐6量是；每天食用碘盐10。按照这种用量，根本不可能起到保护作用。“防核辐射最有效的方法是每天服用一片碘片，因为每片碘片中含有100毫克的碘，而根据卫生部的规定每公斤食用盐中碘含量仅为20-30毫克。”5.3小结中国国民性格的任务仍然艰巨。19日消息，上述风潮是江浙游资炒作盐业股所致[20]。六结论9.0内的天气预报和沿海地区的剂量监测工作。另外就是尽快普及放射性知识，减少国内民众因知识缺陷而出现的集体行