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通知公告

名词解释: 切尔诺贝利事故

创建时间:2020-05-29 11:29

       切尔诺贝利事故  切尔诺贝利事故指的是位于乌克兰的切尔诺贝利核电站4号机组于1986年4月26日发生的核事故。

事件起因

切尔诺贝利核电站4号机组与1983年12月投入运行,机组热功率为3200MW。1986年4月25日前4号机组在额定功率下运行,并计划于4月25日进行停堆检修。停堆前,已经拟定了一个试验大纲,计划在8号汽轮机发电机上进行试验,目的是确定断电期间汽轮发电机在切断蒸汽供应情况下利用转子动能维持机组本身用电的可能性。电站之前做过类似的试验。4月25日1点,工作人员开始降低反应堆功率。13点5分,反应堆功率降到1600MW,切断了7号汽轮发电机。机组本身所需要的电力被切换到了8号汽轮发电机供电母线上。14点,按试验大纲要求,把反应堆应急冷却系统与强迫循环系统回路断开。由于主控室的要求,推迟了机组退出运行,导致该机组在关闭应急冷却系统的情况下继续运行。该操作违反了运行规程。

事件经过

4月25日23点10分,堆功率重新下降。根据试验大纲要求,应该在反应堆功率为700-1000MW下进行停气和供给机组需要电力的同步试验。然而,当局部自动调节系统断开后,操作人员未能很快消除由自动调节器测量部分所引起的不平衡状态,致使反应堆热功率降到30MW以下。根据切尔诺贝利电站的设计,在低于满功率水平20%时,功率系数为正,属于需要限制的不安全工况。该设计缺点是导致事故的重要原因。直到4月26日1时,操作人员才将反应堆热功率稳定在200MW。

尽管如此,操作人员仍然继续试验。1点3分和1点7分,各有一台备用主循环泵相继投入,连同已经在运行的6台主泵加起来总共有8台泵投入运行,通过堆芯的冷却剂流量高达5600-58000m3/h,有些泵的流量达8000m3/h,不仅有被损坏的风险,而且有在主冷却剂管道内形成空泡发生机械振动的可能性。因此该运行方式违反了操作规程。

1点23分,反应堆参数接近稳定,试验开始。1点23分零4秒,操作人员关闭了8号汽轮机发电机的应急调节阀,汽轮发电机停机,反应堆在热功率200MW下继续运行。此时,7号和8号两台汽轮发电机的应急调节阀全部关闭,此时,事故保护信号应动作,反应堆应当停堆。但试验人员为了在第一次试验不成功后保留再次试验的可能性,闭锁了事故保护信号动作。

1点23分40秒,机组值班主任发出命令把所有控制棒和快速停堆棒插入堆芯。吸收棒被阻,没有插到底部,操作人员切断电源试图靠重力插入堆芯。此时自动调节棒已在堆芯,而其他所有控制棒几乎都已从堆芯完全抽出,不可能迅速地将反应堆停下来。堆芯开始全面出现正反应性,第一个功率峰值在4秒钟内达到额定功率的100倍。因功率骤增,燃料释放的能量突然使部分燃料损坏成为碎片。1点23分,细小的灼热燃料颗粒(也可能是汽化的燃料)引起了蒸汽爆炸,释放的能量掀开了1000吨重的反应堆盖板,切断了所有在反应堆盖板上两侧的冷却剂管道。在2-3秒后,另一次爆炸又发生了,反应堆的碎片从毁坏的反应堆建筑物中喷出。反应堆的破坏使空气进入,引起石墨燃烧。

反应堆建筑物和堆芯结构的损坏,导致了大量放射性物质从核电厂释放出来。根据取样分析和辐射测量结果,事故期间从燃料中释放出大约(1-2)×1018 Bq(误差范围±50%),其中不包括全部释放出来的裂变气体Xe和Kr。挥发性裂变产物碘、铯和碲大约堆芯总量的10-20%释入环境,其他比较稳定的放射性核素如钡、锶和铈等约有3-6%释入环境。

事件处理

事故后首先采取的应急措施是灭火和短时间的运行将反应堆稳定下来。4月28日至5月2日,为了限制事故后果,减少放射性的释放,用军用飞机投入碳化硼、白云石、粘土和铅来覆盖毁坏的反应堆,共投放了5000吨的材料。为了防止反应堆底部建筑结构的破坏,在厂房基础下部修建人工排热通道,于6月底完成。为了保证场区周围和空间的辐射状况正常,并防止放射性向周围环境的泄露,将4号机组进行了长期埋葬,主要工程包括沿四周外设厚度为1m或1m以上的防护墙,在汽轮机厂房中3号和4号机组间建混凝土隔墙等。

对场外公众采取了隐蔽、疏散和服用碘片等防护措施。4月26日早晨,通知普里皮亚特镇的居民留在屋内,关闭门窗,学校和幼儿园关门。4月27日早晨,普里皮亚特镇开始疏散,并规定对疏散人员的皮肤进行去污,有些人员更换衣服。总共疏散115000人,安置在附近的地区。4月26日早晨在普里皮亚特镇开始发放稳定的碘化钾,之后给全前苏联540万居民(包括170万儿童)发放了碘预防药物。数万头牲畜从污染区迁走。此外,还采取了其他措施,包括对7000km2污染地区进行去污、对周边30km范围内的活动进行控制、防止或减少水体和地下水源受污染的措施,禁止食用当地受污染场所生产的牛奶和其他食品等。

社会影响

此次事故放射性核素的释放持续了大约十天左右,释放烟云分三个方向漂移:向西北,由前苏联西部于27日到达瑞典和芬兰,该烟云较低高度的放射性物质南下到波兰和德国东部。向西,烟云于29日和30日影响东欧和中欧的地区,包括前捷克斯洛伐克、奥地利和德国西部等;30日进入意大利东北部;5月1日北部气流穿过西欧将可探测到的放射性物质带进法国东部、比利时和荷兰。向南,烟云5月1日到罗马尼亚,5月2日到达希腊北部。在北半球,烟云抵达日本、中国和印度的时间分别是5月2日、4日和5日。由于烟云在很大地区范围内大尺度垂直和水平方向的混合,到达美国和加拿大的东部和西部是同一时间,即5月5日至6日。在南半球,没有报告发现由切尔诺贝利事故带来的放射性污染物。

事故初期参与现场救灾的820名职工、消防员和其他人员受到了最重的辐射照射,87%的人员的受照剂量大于0.5Sv。499名人员出现辐射症状,238名职业人员受照后得了急性放射病,其中29人死亡,其余209人继续观察中。在这209人中,1度急性放射病134人,II度54人,III度20人,IV度1人。另有2名人员直接死于事故的爆炸,故此次事故的导致总死亡人数为31人。1986-1987年参加事故后处理的24万人员接受的平均剂量约为100mSv,其中10%的人员受照剂量为250mSv,少数人员受照剂量大约500mSv。

场外居民无一人死亡,也没有一人受到大剂量照射而患急性放射病。在撤离前生活在切尔诺贝利附近的居民大多数可能的内照射水平,γ辐射为15-50 mGy,不超过0.1 Gy;β辐射对皮肤的剂量100-200 mGy;平均吸收剂量为0.13±0.03 Gy;根据切尔诺贝利利街上I-131的表面污染估计成人吸收碘生产的甲状腺剂量为0.2-14 Gy。在切尔诺贝利附近以外,剂量明显降低:在乌克兰最严重污染区域的居民事故后第一年的外照射剂量为7~25mSv,内照射剂量大多数不超过10 mSv。最剂量贡献最大的核素是I-131、Cs-134和Cs-137。

从事故过程可以看出,切尔诺贝利事故的直接原因是操作人员不遵守操作规程,此外更重要的原因是反应堆设计本身有缺陷,安全性能差且没有安全壳。切尔诺贝利事故后,提出了核安全文化这一概念,将核安全文化作为核电厂核安全的基本管理原则。