切尔诺贝利事故分析.docx

1、环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.121切尔诺贝利核事故分析摘 要本文对切尔诺贝利核事故进行了全面的分析。阐述了核反应堆的放射性核产物作为核事故的污染来源。描述了切尔诺贝利核事故发生的全过程，总结了事故发生的主要原因。具体说明了切尔诺贝利核事故的国际影响及各国的应对措施。同时，本文综合介绍切尔诺贝利核事故对人员伤亡、生态习境、民众健康、公众心理、社会经济等方面的影响和后果，并针对核染物进行的应急处理技术进行了详细的介绍。在此基础上，对切尔诺贝利核事故进行深入思考，在应急预放、安全措施、运行安全、安全管理和事故后处理等方面作出了经验总结。关键词：切尔诺贝利核事故；核污染；核安全；核电

2、站1.切尔诺贝利核事故污染物来源核污染的来源主要有核武器爆炸、核反应堆的核产物及核废料、医学及科研和工业生产四种。核反应堆的放射性核产物及其报废燃料是核污染第二大来源。核电站及其它反应堆中大量裂变核废物，原则上是完全密封的，只在停堆换装核燃料时才取出转送到专门核废料处理厂进行处理。 一部分回收做新核燃料，剩余废料则经密封包装转送到专门核废料库永久保存。上述生产、运输及加工过程的任何泄漏都是造成环境核污染的来源。由于对于核安全的极端重视，现代核电站、反应堆正常运行中的泄漏是严格禁止的，一旦有泄漏发生就是核事故。前苏联切尔诺贝利核电站堆芯熔化的大泄漏事故，是人类历史上最严重的一次技术灾难，在事故中

3、释放物质的放射性核素组成是很复杂的。碘和艳的放射性同位素是最具放射学意义的：碘的放射性半衰期短，在短期内具有较大的辐射影响;艳的半衰期为几十年，具有较大的长期辐射影响。释放到大气中的物质广泛地扩散，最后沉积到地球表面，实际上在整个北半球都遭到了可以测量到的污染。事故对乌克兰及全东欧环境造成严重核污染。2.切尔诺贝利核事故发生的过程及原因切尔诺贝利电站共有 4 套机组。第 1,2 号机组于 1977 年投产，第 3,4 号机环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.122组于 1983 年 11 月投产。4 套机组均为 1 000 MWe(3 200 MWt)的石墨慢化压力管式沸水堆。这种堆

4、用 1 700 t 石墨砌块作为慢化体，有 1 661 根平行的压力管垂直穿过石墨慢化体，燃料组件即插在这些垂直压力管内。还有 211 根控制保护系统管道分布在石墨砌体中。堆芯等效直径为 11. 8 m，高 7m，总计装有约 190 t 含 2.0 %铀 235 的低加浓二氧化铀燃料。反应堆备有应急堆芯冷却系统、应急供电系统和一系列安全连锁装。发生事故的是电站的第 4 号机组。该机组原定于 1986 年 4 月底停堆中修。在停堆前计划进行一次旨在提高供电系统安全性的涡轮发电机组惰转供电试验，即利用涡轮发电机组的惯性在蒸汽供应中断后继续维持短时间供电，以保证反应堆的安全。4 号机组从 1986

5、年 4 月 25 日 1 点整(莫斯科时间)开始降低功率，到 13 点5 分降低到额定功率的 50%，随后由于电网的需要推迟了机组从运行状态下解列，直到 23 点 10 分又开始降低功率。惰转试验预定在反应堆功率降到额定功率的20%-30%时进行，但由于堆的复杂动力学过程不易控制，操作时发生过冲而使功率降到额定功率的 1%以干。为了重新提升功率，操作人员做了大量的努力终未成功，因为此时反应堆已掉入“碘坑” ，由“碘 135”衰变为“氙 135”的过程使“氙 135”大量堆积，降低了堆芯的反应性。为了补偿这种反应性的降低，把功率提上去，操作人员不顾反应堆安全所需反应性余量（以插入堆芯的控制棒数目

6、来表示，不能少于 30 根）的要求，在反应性余量只剩 6-8 根控制棒的情况下继续运行，把大量控制棒提到堆芯顶部，使之处于不能有效控制堆芯反应性的失效区。经过约 2 小时的折腾，功率回到 200 MWt（约为额定功率的 6%，仍低于预定的试验条件)，开始着手试验。操作人员为此又投入了两台备用主循环泵，使冷却剂流量大大超过标准，因而蒸汽量减少，压力降低，水位下降到紧急事故水位以下。为了避免停堆，操作人员切断了与此有关的事故保护系统。26 日 1点 23 分 4 秒，开始试验，关闭 8 号涡轮发电机的事故调节阀使之惰转。为了不致因此而自动停堆，以便在一次失败后还可以重做，事先解除了与此有关的保护系

7、统。此时，蒸汽流量的减小使压力逐渐上升;另一方面，由于 8 台主泵中的4 台已从主电网中解列，单独由惰转的涡轮发电机组供电，它们随涡轮发电机环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.123惰转而减速，使循环水总流量下降。两个因素在汽泡正反应性系数条件下竞争的结果使功率急剧增加。终于，在 1 点 23 分 40 秒，值班长下令按“A3-S”按钮实行紧急停堆。但这时由于控制棒已处于最高位置，不但不能对堆芯反应性进行有效控制，反而在控制棒向下运行的最初时刻里引入了新的反应性增长。操作人员感到了堆内几次震动，控制棒中途停止，没有完全插入堆芯。接着操作人员断开控制棒驱动装置的电源，想使其随重力下落，

8、但已无济于事。1 点 24分，接连两次强烈爆炸。以下事实已得到确认：第一次爆炸使一些材料抛出，第二次爆炸使燃料和石墨抛出，在反应堆厂房外发现了石墨砌体碎块，在反应堆厂房外发现了燃料碎片;反应堆厂房严重破坏，回吊车和装卸料机倒塌，爆炸掀起 100。吨重的反应堆上盖板，所有压力管断裂，链式反应停止。两次爆炸后燃烧的石墨飞到其他厂房顶上，3,4 号机组共用的涡轮发电机厂房房顶的沥青也燃烧起来，厂里大火达 30 处之多。烟和火焰升腾起大约 1. 8 km 高的烟柱，把大量放射性物质送往前苏联西部，送往北欧，送往整个北半球。总结这场核悲剧的原因：首先，RBMK-1000 型反应堆的匹配系数过高。(这种缺

9、陷已在仍旧使用的反应堆中得到改正)。其次，对在非标准情况下运行的反应堆机组的动力过程缺乏可靠的知识。第三，反应堆控制系统有缺陷，尤其是在反应堆额定输出功率低于 10%的水平上，这套系统不能对堆芯区各部份的运行分别进行控制。第四，控制棒切入过缓及制造上的缺陷导致反应堆紧急保护水平过低。第五，在反应堆交流发电机的停机实验过程中，违反反应堆机组操作基本规程，人为地造成了反应堆控制中的错误。3.切尔诺贝利核事故的国际影响及各国的应对措施这次事故，从堆芯逸出的放射性物质估计为 9. 25 X - 1. 85 X 1017Bq，其中约 3. 7X Bq 碘和 7.4X Bq 艳。释放过程持续了 10 天，

10、到 51018 1017 1016月 6 日才使之突然降到“第 1 天释放量的约 1%“。由于当时低空风弱而多变，环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.1241500 m 高空为 8-10 m/s 的东南风，污染物主要沉积在西北部的白俄罗斯和俄罗斯与乌克兰部分地区，即所谓“乌克兰闯祸，白俄罗斯受害” 。高空风将污染物吹往芬兰、瑞典等东北欧国家。正是在瑞典，首先于 4 月 27 日探测到了这次事故。事故发生后，受到影响的各国均动员了国内有关的技术力量对全国环境放射性水平进行全面监测。在北欧，挪威政府虽正值改组，仍任命了一个由卫生和社会事务部和环境部联合组成的委员会来处理此事。瑞典由地质公

11、司用航测来确定全国范围内铯 137 的沉降及其分布，由国家防务研究所在 50 个地区测量地面 辐射场及其能谱，在 7 个地区测大气中微尘放射性浓度。在匈牙利，由国家放射生物和放射防护研究所在全国选 123 个点测户外 Y 剂量率及其能谱。奥地利亦进行全国范围 剂量分布的监测。联邦德国组织了全国 9 个全身计数器实验室，对全境各地区居民体内铯 135 水平进行了监测，持续了 1 年余。甚至远至巴西和中国亦进行了环境放射性监测。在进行上述监测工作中，涉及到许多部门，如环境、气象、水文、地质、防务、农业、食品和卫生等部门。监测项目包括烟云行径，粒子沉降及其转移，在环境介质和人体内的污染水平以及居民受

12、照射剂量的估算等。上述部门在履行其职能时发现的问题是:有的国家由于国际上大气层核试验已停止多年，全国性监测系统的应变能力已近乎瓦解状态，无充分的应急计划，导致仑促上阵;有的国家全国范围内使用的测试方法不统一，导致结果难以比较。关于监测结果如何通报和向公众发布，各国的做法也不一。奥地利Steinhausler 认为，分三种范围考虑结果的通报:地区范围内在包括各方人士的协调委员会内通报最有效;全国范围内常由于官方机构通讯超负荷而延搁，故较好的方式是科学家之间的个人接触;在国际间则宜采用传统的方式交换情况。挪成和匈牙利通过新闻媒介发布消息。而土耳其为避免居民中产生不安和混乱不发布监测结果。4.切尔诺

13、贝利核事故的危害4.1 事故造成了大范围不同程度的环境污染事故发生时，反应堆爆炸形成的放射性尘埃飘到俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰，也飘到欧环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.125洲的其他国家和地区，例如:土耳其、希腊、摩尔多瓦、罗马尼亚、立陶宛、芬兰、丹麦、挪威、瑞典、奥地利、匈牙利、捷克、斯洛伐克、斯洛文尼亚、波兰、瑞士、德国、意大利、爱尔兰、法国和英国，造成了空气和地面不同程度的污染。至今西欧有的国家还在对牛奶实施放射性检测。核电厂周围 6 万多km，的土地受到了直接污染。环境中的放射性物质对人群的影响主要取决于作用途径。外照射主要是沉降在地表的放射性物质;内照射主要是食人被放射性

14、物质污染的食品所致。在事故后头几周，最主要的放射性核素是碘，1987 年以后，放射性主要来自铯 134 和铯 135，少量来自锶 90。事故后早期，主要食物，如牛奶和绿色蔬菜受到放射性核素的污染，放射水平超过了 WHO/FAO 制定的允许水平。从长远计，农业上采取有效措施减少食用作物放射性艳的吸收是必要的。目前由集体农庄生产的食品的放射性水平没有超标，而个体农户生产的某些食品则多超过允许标准。在今后十年内，当地从半自然环境(如牧场、林区和山区放牧的动物)而来的某些食品及野生食物(野味、浆果、蘑菇)的铯 137 水平仍将超过 WHO/FAO 的允许标准，有时会很高，这将成为内照射剂量的主要来源。

15、4.2 事故造成了大量人员死亡和癌症患者对人员死亡和因核辐射引发的癌症患者在报道中相差很大，按官方的说法，因事故当场死亡 30 人，事故至少造成 9. 3 万人因辐射患癌症死亡，27 万人患癌症，大约600 万人受到核辐射的侵害。4.3 设立半径 30km 的禁区，撤离人员永远离开了家园在事故处理中，当局将以核电厂为中心、半径 30km 的广大区域划为禁区，在该区域撤离了 135 000 人。原来这里是生活的天堂，事故后变成了荒无人烟的地方。20 年后有报道称:隔离区内的平均照射度仍大于 100 毫伦琴，隔离区以外是较重污染撤离区，平均照射度在 60 毫伦琴左右，个别地方可达 150 一200

16、 毫伦琴;再往外是轻度污染的准撤离区，平均照射度在 30 毫伦琴;有人担心20 年前的锶 90 和铯 137 还会对土壤的污染仍会存在，植物、昆虫和蘑菇等仍会从表层的土壤中吸收铯 137,有些科学家担心核辐射会对当地人造成几个世纪环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.126的影响。4.4 对地表水体造成了污染放射性尘埃落到附近第聂伯河的水体中，在库区聚集，造成对水生物的严重影响。从资料中发现，核电厂的基础坐落在粘土层上，粘土层较厚，粘土层下面是一含水层，该含水层是当地和乌克兰首都基辅市的地下水源。由于粘土层的不透水性和对放射性核素的吸附作用，地下水未受污染，所以，事故处理中没有像福岛核

17、事故那样闹水荒。4.5 前苏联政府为处理事故付出高昂的代价，今后还会付出多大代价尚无法预测专家估计，事故处理花费达数百亿美元，可建 10 多个这样的该核电厂。建安全封闭壳需 8. 7 亿欧元，该壳的设计寿期为 100 年，100 年后还要投资，是一个无底洞。4.6 对人类心灵的创伤无比巨大，严重影响核能的发展在事故后的十年中进行的几项重要的调查表明，切尔诺贝利事故对人群中发生的恐惧、抑郁、焦虑、失望等心理健康紊乱症状有重要影响，但与照射并不直接相关。下列因素对心理障碍的发生有重要作用。（1）严重的核事故发生后，因害怕强制性撤离、担心原社区关系的变动、对辐射的惧怕、生活环境的突然变化造成的诸多不

18、便等原因，致使公众普遍产生精神压抑、心情焦虑、精神压力加大等心理损伤表现。（2）重大的事故后，公众没有及时从官方得到关于事故的确切的信息，强制性搬迁、社会联系中断、几年后仍不了解事故的基本情况，公众对官方的表态产生怀疑和不信任，易产生失望和无助感，加重了心理失调。（3）苏联解体的震动和经济衰退造成的生活困难，使民众精神压力加大，心理损伤严重且持久，这种状况对社会心理影响是强烈的，加重了事故后公众的心理和精神压力。（4）人们对辐射危害和防护知识了解不多，普遍担心照射将会伤害身体健康并危及后代，把当地疾病发病率的增高都认为是辐射造成的，尤其甲状腺癌发病率的增高更加重了人们的心理和精神上的负担。环境

19、污染事件与应急处理技术结题报告 2016.127切尔诺贝利核事故后，国际社会陷入了核恐惧中，德国、美国等国掀起了反对建设核电厂的浪潮，20 多年核能发展陷人低谷。5.针对核染物进行的应急处理技术5.1 物理法5.1. 1 吸尘法用真空吸尘器吸除降落在物件表面上的污染物。此法简单易行，但对固定性的核污染去除的效果较差。5. 1.2 机械擦拭法利用特殊设计的设备对不复杂污染面进行远距离擦拭或打磨，并配备排气净化系统除去擦拭过程中产生的气溶胶。5.1.3 高压喷射法利用高压喷头射出水或者蒸汽，用机械力破坏污染层，压力可高达 1 000 Kg/ 。也可在水或压缩空气中加人氧化铝、碳化硅、钢、玻璃等磨料

20、，用磨cm2料冲刷受污染表面，达到去污的目的。但这些磨料不但会损伤设备表面，而且会造成二次污染。5.1.3 超声法该法利用 18 一 100 kHz 机械振动在固液交界面产生空化作用达到去污的目的，但受容器尺寸的限制。5.2 化学法化学去污就是利用化学清洗剂溶解带有放射性核素的污腻物、油漆涂层或剥离氧化膜层，从而达到去污的目的。所用化学药品包括无机酸类、有机酸类、氧化还原类、鳌合剂类、碱类、表面活性剂以及溶剂、缓蚀剂、促进剂等。去污效果与去污剂种类、浓度、作用时间、湿度、搅拌情况等很多因素有关。一般多种清洗剂交替去污比单一清洗剂连续重复使用效果好。更换去污剂时，漂洗不可少，以防止试剂相互干扰。

21、5.3 电化学法该法将去污部件作阳极，电解槽作阴极，在电流作用下污染表面层均匀溶解，污染核素进人电解液中。此方法去污效率高，电解液可重复使用，二次废物量少，可用于结构复杂部件去污，可远距离操作，在 1 000 一 2 000 电/m2环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.128流下可使部件表面光滑均匀，但费用大，需严格控制操作，不能对非金属部件去污。5.4 物理一化学联用法该法利用化学药剂的溶解作用加之机械力去除放射性污染物，相对单一的方法效果要好得多。5.5 微生物清除方法微生物清除技术，是一种把自然存在的生物损害性行为转变为有用活动的方法。“ Tbiobacilli”是所知能使混凝

22、土受到“微生物作用裂解”( MID)的 3 种细菌中的 1 种，在其生存过程中会制造一种腐蚀性副产品硫酸，在侵蚀混凝土表面的同时能松弛污染层。研究人员利用 Tbiobacilli 的这种特性，将Tbiobacilli、纤维素与一定比例的单质硫混合，然后把其产生的黄色粘凝物“硫酸”涂在混凝土上，之后再把软化裂解的小块混凝土吸离墙壁、天花板或地板即可。在实验中已采用此技术每年除去 10-12 mm 的污染层。缺点是速度较慢，但对某些目前还不能处理的核污染，微生物清除法还是一个很好的选择。5.6 焚烧处理焚烧是目前国际上广泛采用的处理可燃放射性废物的有效方法之一。针对被核元素污染的纤维类物质、塑料、

23、橡胶类物质、有机离子交换树脂、废有机溶剂等可燃性的废物，可采用焚烧进行处理，以达到大大减容的目的，最后再对焚烧后所得的焚灰进行水泥固化，以便进行最终处置。中国辐射防护研究所在“多用途放射性废物焚烧工程试验装置”研制成功的基础上，给某核工厂设计、加工、安装的国内第一套“可燃核废物焚烧装置”在 600 h 的试车中，各项技术指标均达标，处理效果好。焚烧虽然有很好的减容效果，但只能用于可燃的核废物处理，并且费用较昂贵。5.7 超级压缩处理以前认为不可压缩的废物如退役过程中产生的混凝土渣、各种管道、阀门等，现在可用压力达 2 000t 的超级压缩机进行压缩处理，从而达到减容处理。这种方法虽然可以将受核

24、元素沽染的设施一并处理，减少向环境的转移，但压缩后体积较庞大，后续处理较麻烦，处理成本相对较大。6.切尔诺贝利核事故的经验、教训和启示环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.1296.1 加强安全意识，预防核事故随着科学技术的不断发展，核能技术的日趋完善，核电厂发生严重辐射事故的可能性已降低。切尔诺贝利事故的发生有其特定条件，即 RBMK 型反应堆设计上有缺陷，停堆系统不健全，加之违反操作规程，以致酿成重大事故。此次事故后，在国际社会的协助下，对该类型的反应堆进行了大量的技术改造，加强了人员的技术培训，完善管理制度和操作规程，使反应堆的安全性能得到显著的提高。切尔诺贝利事故提醒人们，加强

25、安全意识极为重要，在工程设计和建造、运行和管理、人员培训和操作程序、事故响应和应急救援准备等方面都要贯彻“安全第一”的原则，坚持常备不懈，定期检查，以预防可能发生的核事故，保证核能事业的不断发展。6.2 加强运行管理，提高运行安全运行是确保核电站安全的最重要的环节。设备缺陷和建造质量间题最终也是通过运行来暴露的.高质量的运行人员和严格的运行管理可以防止事故的发生和限制事故的发展。切尔诺贝利核电站的情况却不是如此。从上述事故过程可以清楚地看到造成切尔诺贝利核电站四号机组严重事故的主要的直接的原因是操作人员的过失和错误。在核电站运行安全和运行管理上我们从中可以学到如下经验教训：（1）提高运行人员的

26、核安全教养“Nuclear Safety Culture”这是“切尔诺贝利事故后讨论会:着重提出的。运行人的资格要求、安全素质和技术水平受到更大的重视。强调培训的重点要使其熟知反应堆及其运行，并要使用核电站模拟器来使运行人员获得严重事故进程的实际知识.制订一个严格的操纵员资格要求和考核发证规定是十分必要的。（2）加强运行管理规定定期地由核电站营运单位或上级机构进行考查和检查， 以防止长期日常运行所产生的自满和僵化情绪。对于非日常性的离开规程的操作或实验尤其要加以重视。（3）加强运行人员与研究设计人员之间的沟通研究设计人员对反应堆的内在机理、动态过程、事故进程考虑较多，理解环境污染事件与应急处理

27、技术结题报告 2016.1210较深;而运行人员则偏重于对操作规程的了解。加强两者之间的沟通，使运行人员能够深人了解综合的物理、热工水力和系统响应的知识，将大大提高他们对付异常现象的应变能力。（4）处理好人机关系切尔诺贝利核电站一些重要的运行禁令和安全限制只在操作规程中加以规定，而不是在设计中采取相应措施或加以闭锁。也就是说，过多地依靠人而不是自动保护。从四号机组事故中我们已经看到把至关重要的安全限制都交给操纵员处理所带来的严重后果.实践也证明对于突然事件，人在极短时间内反应所犯错误的几率并不低.一些国家(如法国等)的安全设计规定了事件发生后半小时内人不千涉的原则。但是，过去的实践经验也证明在

28、人因有利条件下人的干涉是十分有效的.因此，如何处理好人机关系是运行安全中一个重要的有待深入研究的问题。6.3. 重视核事故心理效应和对策研究切尔诺贝利事故造成公众精神压力加大，心理伤害严重，社会心理影响强烈、严重且持久，对人们的身心健康带来的危害是很大的，已引起各国的高度重视。核辐射事故与其他重大自然灾害，如强烈地震、洪水、火灾等一样会造成民众伤亡，经济损失和生活困难，但核事故的影响还另有特点，即污染区放射物质难以清除和辐射作用的后效应持久。此外，公众对辐射及其危害的解很少，易产生恐惧感，据此，我们还应重视核事故的心理效应和对策的研究。7.总结尽管切尔诺贝利核电站的事故后果这样严重，影响这样深

29、远，但是它并未超过发生过的和还将发生的其他自然灾害和人为事故的危害规模.只要正确地使用安全准则和知识，进行严格的安全管理，核电仍是一种造福人类的安全能源.核电站的设计和运行还在不断改进，核电的安全前景是肯定的。参考文献1谯华.核污染的危害及其去除方法J. 后勤工程学院学报，2007 (1)：66-69.2谭大刚.环境核辐射污染及防治对策J. 沈阳师范学院学报, 1999(1)：68-73.环境污染事件与应急处理技术结题报告 2016.12113曾勇.环境核污染主要来源及其防治对策J. 资源节约与环保，2013(4)：29-30.4Konstantin I.Massik，夏光. 切尔诺贝利事故:

30、问题的实质J. 科学对社会的影响，1992(3)：168-172.5叶常青.切尔诺贝利核电站事故的环境影响J. 辐射防护，1990(2)：121-131. 6毛秉智. 切尔诺贝利核事故后十年:事故后果概述J. 解放军医学情报，1996(6)：305-3107左凤荣. 切尔诺贝利事故的原因与教训J. 理论视野，2011(6)：55-58.8胡遵素. 切尔诺贝利事故及其影响与教训J. 辐射防护，1994，14(5)：321-335.9林诚格，卞洪兴. 苏联切尔诺贝利核电站事故及其经验教训J. 核动力工程，1987，8(1)：1-11.10李宗明. 让切尔诺贝利核事故的警钟长鸣纪念切尔诺贝利核事故 25 周年J. 核安全，2011(5)：1-8.