核能發(fā)展的50多年來,核電站發(fā)生了數(shù)起嚴(yán)重的核事故,這里主要分析幾個(gè)重要的核電站安全事故:
1)美國三哩島核電站事故
1979年3月28日凌晨4時(shí),美國賓夕法尼亞州的三哩島核電站第2組反應(yīng)堆堆芯壓力和溫度驟然升高,大量放射性物質(zhì)溢出。6天以后,堆芯溫度才開始下降,反應(yīng)堆趨于穩(wěn)定。100噸鈾燃料雖然沒有熔化,但有60%的鈾棒受到損壞,反應(yīng)堆最終陷于癱瘓。事故發(fā)生后,核電站附近的居民約20萬人撤離。
這次事故是由于二回路的水泵發(fā)生故障后,二回路的事故冷卻系統(tǒng)自動(dòng)投入,但因工人檢修后未將事故冷卻系統(tǒng)的閥門打開,致使這一系統(tǒng)自動(dòng)投入后,二回路的水仍斷流。當(dāng)堆內(nèi)溫度和壓力升高后,反應(yīng)堆就自動(dòng)停堆,卸壓閥也自動(dòng)打開,放出堆芯內(nèi)的部分汽水混合物。同時(shí),當(dāng)反應(yīng)堆內(nèi)壓力下降至正常時(shí),卸壓閥由于故障未能自動(dòng)回座,使堆芯冷卻劑繼續(xù)外流,壓力降至正常值以下,于是應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)自動(dòng)投入,但操作人員未判明卸壓閥沒有回座,反而關(guān)閉了應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng),停止了向堆芯內(nèi)注水。這一系列的管理和操作上的失誤與設(shè)備上的故障交織在一起,使一次小的故障擴(kuò)大,造成堆芯熔化的嚴(yán)重事故。在這次事故中,主要的工程安全設(shè)施都自動(dòng)投入,同時(shí)由于反應(yīng)堆的幾道安全屏障的作用,事故過程中無一傷亡。在事故現(xiàn)場,只有3人受到了略高于半年的容許劑量的照射。核電廠附近80千米以內(nèi)的公眾,由于事故,平均每人受到的劑量不到一年內(nèi)天然本底的百分之一,因此,三哩島事故對環(huán)境的影響極小。
三哩島壓水堆核電站雖然發(fā)生了堆芯熔毀的嚴(yán)重事故,但對環(huán)境和居民沒有產(chǎn)生明顯的放射性影響。事實(shí)證明,壓水堆核電站的各項(xiàng)安全設(shè)施是有效的。
2)切爾諾貝利核電站事故
1986年4月26日凌晨,切爾諾貝利核電站4號(hào)核反應(yīng)堆發(fā)生爆炸,其廠房屋頂被炸飛、墻壁坍塌,當(dāng)場死亡2人。大量的放射性物質(zhì)外泄,使周圍環(huán)境的放射劑量率高達(dá)2000毫西弗/小時(shí),為允許指標(biāo)的2萬倍。1700多噸石墨成了熊熊大火的燃料,火災(zāi)現(xiàn)場溫度高達(dá)2000℃以上。救援直升機(jī)向4號(hào)反應(yīng)堆投放了5000噸降溫和吸收放射性元素的物質(zhì),并通過遙控機(jī)械為反應(yīng)堆修筑了厚達(dá)幾米的絕緣罩。
事故發(fā)生后,前蘇聯(lián)政府立即組建了國家事故調(diào)查委員會(huì),調(diào)查事故產(chǎn)生的原因。認(rèn)為核電站“鈾-石墨大功率壓力管式”反應(yīng)堆設(shè)計(jì)上的缺陷是事故產(chǎn)生的主要原因,工作人員操作失誤只是事故發(fā)生的誘因。后來前蘇聯(lián)核專家進(jìn)一步得出的結(jié)論是,反應(yīng)堆燃料棒的結(jié)構(gòu)和保護(hù)系統(tǒng)不合理是引發(fā)事故的直接原因。
切爾諾貝利核事故所泄漏的放射性粉塵有70%飄落在白俄羅斯境內(nèi)。事故發(fā)生初期,白俄羅斯大部分公民都受到不同程度的核輻射。據(jù)預(yù)計(jì),切爾諾貝利核事故給白俄羅斯造成的直接經(jīng)濟(jì)損失在2350億美元以上。
3)日本福島核電站事故。
2011年3月11日日本發(fā)生地震和海嘯后,緊接著福島第一核電站出現(xiàn)問題。目前尚不清楚這次核事故會(huì)造成多大損失,這里的6座反應(yīng)堆,有4座接連出現(xiàn)故障,它們在4天時(shí)間里連續(xù)發(fā)生3次爆炸,導(dǎo)致2個(gè)安全殼有可能破損,產(chǎn)生的放射性物質(zhì)對繼續(xù)留在那里的核電站工人和周圍居民構(gòu)成威脅。
日本福島第一核電站從20世紀(jì)70年代開始運(yùn)營,由6座沸水反應(yīng)堆組成。從事故原因來說,福島核事故的直接罪魁禍?zhǔn)罪@然是地震引發(fā)的海嘯,因?yàn)楹穗娬驹谟龅降卣饡r(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。海嘯襲擊1小時(shí)后,福島核電站的基礎(chǔ)設(shè)施被毀,外部電力喪失,海嘯又摧毀了備用柴油機(jī)發(fā)電機(jī),而蓄電池最多只能提供8小時(shí)能量。由于不能持續(xù)冷卻,反應(yīng)堆堆芯和乏燃料池溫度過高。為避免發(fā)生更大的核泄漏事故,不得不釋放壓力容器中帶有放射性物質(zhì)的蒸汽來減小壓力。
跟三哩島核電站一樣,福島反應(yīng)堆有4道屏障用來防止核泄漏。切爾諾貝利核電站沒有安全殼,一旦放射物泄漏到大氣里,會(huì)對很大范圍造成污染。福島核事故暫定為5級(jí),只對局部地區(qū)產(chǎn)生影響。距離福島核電站290公里的東京,3月15日的最高輻射劑量是正常水平的23倍。