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第4章 泄漏史记

“以铜为镜,可正衣冠;以史为镜,可明兴替。”在这里不需要明兴替,只是或许可以在这曾经中寻找到一些东西——或是经验,也可能只是一些趣闻。当全世界都高度关注日本福岛第一核电站发生的核泄漏事故时,让我们再一次寻觅历史的痕迹,看看那些曾经的泄事……

日本大地震,福岛第一核电站第1、3、2号反应堆相继爆炸,4号反应堆起火燃烧;190名日本民众遭受核辐射,前往救援的美国航母“里根号”,17人遭受核辐射……

福岛核事故让我们重新关注起核安全问题,历史上,核泄漏事件曾带来无穷无尽的灾难……

第一节 史上重大“核事故”

回顾历史,我们要问曾经发生过多少核事故?国际原子能机构于1990年制定了国际核能事件分级表,最低为0级,最高为7级,每级之间造成的影响成对数增长,大约相差10倍。4级以上的核事件被称为核事故,目前国际上发生的核事故主要有13起,其中4级事故6起,5级事故5起,6级事故1起,7级事故1起。每一起事故都是沉甸甸的教训,也为核能安全利用提供了宝贵经验。

4级事故——场外无显著风险

对环境和人的影响:释放的少量放射性物质并不需要采取对当地食物的限定措施,至少1人死于辐射。

对反应堆的影响:燃料棒熔化或损坏,释放了0.1%的堆芯物质,一个装置中泄露了相当数量的放射性物质,显著提高了民众受辐射的几率。

案例:

●1955年-1979年 英国温茨凯尔共发生5起4级放射性物质泄露事故。其中,有2起是从核电站的一个建筑向另一个建筑转移的过程中泄露的;有2起是从核电站的建筑堆(stack)泄露的;有1起是由核电站一个建筑的容器中,由于放热反应而泄露的。这些事故虽不是同一时段发生,但一般都概括为该核电站的1综4级事故。

●1961年1月,美军的一个实验型反应堆发生蒸汽爆炸并熔毁,造成3名操作员死亡。这是美国境内发生的唯一一起致死(fatal)核事故。事故泄露的放射性碘元素主要散布在爱达荷州的沙漠中,因此危害不大。事故的原因是用于吸收中子的控制棒存在设计缺陷,在启动核电站时,突然拔出控制棒导致功率骤增。后来的设计吸取的事故的经验,被称为“卡棒准则”("one stuck rod"criterion)。

●1969年10月,法国圣洛朗核电站的一个气冷堆中,有50kg的铀燃料熔化。1980年3月,该电站的反应堆由于石墨退火(annealing)导致反应堆部分熔化,但没有造成放射性物质泄露。这是以核电为主要发电方式的法国到目前为止最严重的一起事故。

●1983年9月,阿根廷布宜诺斯艾丽丝的RA-2反应堆重新布置燃料棒时发生临界事故,造成1死2伤。

●1977年2月,前捷克斯洛伐克的Bohunice核电站中,由于设计缺陷,以及工人没有移除新燃料棒上的防潮包装,导致冷却异常,反应堆过热,冷却回路损坏。拆除设备和去污工作要到2033年才能结束。

●1999年9月,日本茨城县那珂郡东海村JCO核燃料制备厂发生一起临界事故。有667人被受到不同程度的辐射(主要在3m Sv到23m Sv之间),3名受到严重辐射(3到17Sv之间)的工作人员有2人死亡。事故的原因是工人往一个并非用于容纳硝酸铀酰溶液的容器中加入了过多的铀,超过临界质量后,引发了临界反应。溶液中的水作为中子减速剂,助长了反应的发生。1天后工人排干了水,并加入了硼酸,停止了临界反应。事故的原因被定性为“人为失误和严重违反安全章程”。

5级事故——具有场外风险

对环境和人的影响:释放一定量的放射性物质,需要采取对当地食物的限定措施,几个人死于辐射。

对反应堆的影响:堆芯严重损坏,一个装置泄露了大量的放射性物质,显著提高了民众受辐射的几率;可以由临界事故或火灾引发。

案例:

●1957年10月,英国温茨凯尔1号反应堆发生火灾,释放了大量放射性元素,随后周边500平方公里地区1个月内出产的牛奶被销毁。此次事件中,参与清理工作的人员受到的辐射剂量最大,但2000年的一项研究指出没有发现其长期健康受到了损害。事故造成的原因是人员误操作导致150根工艺管熔化,反应堆石墨起火,持续了3天。

●1979年3月,美国三里岛核电站2号机组发生严重的失水事故,堆芯部分熔化,放射性物质释放到了安全壳中。由于安全壳良好的发挥了功能,事故并没有造成太严重的辐射,周围80km的200万居民中,平均每人增加的剂量还不如带一年夜光表或看一年彩电的。但美国国家核管会由于缺乏经验,错误地发出撤离警告,导致8万人惊慌撤离的混乱中,有3人被挤死。

事故的原因是机械设备故障和人员连续误操作,同时也跟控制室指示器的界面设计缺陷有关。这次事故导致对主控制室、运行规章和人员培训进行了重大改进,对严重事故分析及应急对策高度重视,从而提高了核电站运行的安全性。

●1952年12月,加拿大恰克河的一个反应堆由于机械故障和人员失误,导致功率骤增,发生氢气爆炸,堆芯损毁。监测结果表明事故没有造成放射性污染,也没有造成间接财产和人员伤害。

●1987年9月,巴西戈亚尼亚某放疗机构将装有铯-137的放疗机废弃,但未将放射源取出,后被人偷走卖给了废品收购站。废金属商将容器打开,使粉末状的放射性物质散落,由于其颜色鲜艳好看,使许多人将其装入衣袋、放在床或涂在身上。这次事故造成7个主要污染区和85间房屋受到污染,查出121人体内受到铯-137污染,4人死亡。

●2011年3月,由于9级地震引发的海啸,冲毁了日本福岛核电站的备用冷却柴油发电机,导致反应堆过热,发生了反射性物质泄漏和多次爆炸,目前此次事故被暂定为5级。

6级事故——重大事故

对环境和人的影响:泄露了相当数量的放射性物质,需要立即采取措施来挽救各种损失。

案例:

●1957年9月,位于前苏联乌拉尔南部的克什特姆镇附近的放射性废物储物罐的冷却系统失灵,液体废物逐渐变干,剩下的硝酸铵和醋酸盐发生了剧烈爆炸,1米厚的混凝土顶盖被炸开,大量放射性物质外泄,波及面积达2万多平方千米。这次事故仅次于切尔诺贝利核事故。1周后约1万名群众被疏散,他们并不清楚疏散原因。直到1990年前苏联政府才将此次事故的文件解密。

7级——特大事故

对环境和人的影响:泄露大量的放射性物质,造成广泛的健康和环境影响,需要采取计划的和进一步措施。

案例:

●1986年4月,前苏联乌克兰境内的切尔诺贝利核电站4号机发生爆炸。这是人类历史上最严重的一次核事故。周边地区共有约3万多平方公里的土地遭受了严重污染。确诊为不同程度急性放射病者134人,有28人在数周内死亡,另有2人死于化学爆炸和烧伤,有14人在10年内死亡。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)在研究和分析大量已有资料的基础上得出的结论是:“除受照儿童可观察到甲状腺癌增加外,在切尔诺贝利13年后没有发现与电离辐射相关的主要公众健康影响。没有观察到与电离辐射可能有关的总的癌发生率或死亡率的增加;甚至在事故清理工作人员或儿童中,作为辐射照射最灵敏的指标之一的白血病也没有增高。在与电离辐射相关的其他的非肿瘤疾病(躯体的或神经性的)方面,没有增加的科学证据。”

第二节 五大人为核污染

核武器的巨大威力

核灾难、蘑菇云,是人类世界最恐怖的名词。今天,人们呼唤的“无核化”没有降临,但大规模核扩散的危机却步步紧逼。据估计,目前拥有制造核武器能力的国家至少有40个。虽然至今世界上还没有哪个国家真正使用过核武器。但也许你并不知道,“核按钮”曾多次一触即发,“核幽灵”曾多次与人类亲密接触……

在人类历史上,曾经发生过5次影响较大的人为核污染事件,有些造成的污染与伤痛至今遗留。

□1945年·日本

广岛、长崎遭原子弹轰炸

1945年5月8日,第二次世界大战的罪魁德国法西斯宣布无条件投降。7月26日,美国、英国和中国三国联合发表“波茨坦宣言”,责令日本迅速无条件投降,但日本政府置若罔闻。

为迫使日本迅速投降,美军于1945年8月6日8时15分在日本广岛市区投掷了一颗代号为“小男孩”的原子弹。“小男孩”是一颗铀弹,当量为1.5万吨。原子弹在离地600米的空中爆炸,霎时卷起巨大的蘑菇状烟云,广岛市顷刻沦为焦热的火海。

据统计,悲剧发生之前广岛人口为34万多人,靠近爆炸中心的人大部分死亡,当日死者计8.8万余人,负伤和失踪的为5.1万余人;建筑物有半数以上都被不同程度毁坏。但是这次悲剧并没有使日本政府意识到问题的严重性,依然我行我素,于是美军选择了继续。

1945年8月9日上午11时02分,美军对日本实施第二次原子弹袭击,将原子弹“胖子”投到长崎市中心,其破坏性绝对不亚于上次。“胖子”是一颗钚弹,当量为2.2万吨,爆高503米。此次悲剧造成长崎市二分之一的人口当日伤亡或失踪,建筑物有六成以上被毁,即使是幸存者也饱受癌症、白血病和皮肤灼伤等辐射后遗症的折磨。

□1954年·美国

太平洋核试验诱发“比基尼事件”

1954年3月1日清晨,美军正在位于太平洋的比基尼环礁上进行氢弹核试验。160公里外的公海上,日本“第5福龙丸”号渔船正在航行。两个小时后,“福龙丸”的船员发现船上散落了大量氢弹爆炸后的灰,他们没有意识到,这是具有辐射性的“死亡之灰”。

3月14日,“福龙丸”回港后,有关部门对船员们带回的“爆炸后落灰”进行了分析,才知道是美国研制的新型氢弹,美国正在研制核武器的事实因此被曝光。当时“福龙丸”上共有23名船员,所有船员被立刻送往东京治疗。但遗憾的是,半年后,船上年纪最大的久保山爱吉去世,年仅40岁。日本国内将这一事件称作“比基尼事件”。据科学家保守估计,这枚氢弹的破坏力比当年美国在广岛投下的原子弹至少要高1000倍。

其实早在1946年1月,位于太平洋中部的马绍尔群岛就被美国秘密选定为新的原子弹试验场。1952年11月1日凌晨,世界第一枚氢弹“迈克”在这里被引爆。

1954年3月1日6时45分许,预测当量为600万吨的氢弹在比基尼环礁离地2米的空中爆炸。爆炸场景很快让观测人员傻眼了——氢弹所在的岛屿和附近两座小岛在爆炸的一瞬间消失了。美军的空中观测机发现,原先放置氢弹的地方形成了一个宽近2公里、深达80米的大湖。人们在离爆心220公里远的岛上,都可以清楚地看到亮光。事后,据美国科学家测算,这枚氢弹的爆炸当量高达1500万吨。

由于没有估计到如此大的爆炸威力,美军并未及时通知附近的居民和在海上作业的各国渔船事先撤离,造成了太平洋上最大的核污染事件。其中,致命的永久核污染区近2万平方公里。直到1958年7月,美国才迫于全世界的压力,停止了在马绍尔群岛的核试验。

□1957年·前苏联

乌拉尔核废料罐爆炸

1957年9月29日,在前苏联的大型核工业聚集区乌拉尔地区,克什特姆、车里雅宾斯克两城之间的一个地下核废料存储罐突然发生爆炸,强烈的爆炸如同火山爆发一样把放射性尘埃和物质喷到天空中,其威力相当于1945年美国投在广岛的原子弹的100倍。

一片直径10公里的带有放射元素的烟云升空。1万多居民当即撤离污染区。由于当时天气极恶劣,狂风把放射性烟云刮到数百公里之外,结果造成南乌拉尔地区3000平方公里受到核污染,区内草木不生,成千上万人患辐射病。

当时,为了跟美国人争高低,苏共总书记赫鲁晓夫不顾科学家的反对,在核废料处理环节尚未解决前就下令提前开炉运转。为节省核废物处理费用,核废物都被堆积在乌拉尔的林区之中。核废物中的钚被土壤大量吸收,当水浸透蓄积着钚的土壤后,钚与水作用,触发链式反应,水被迅速加热成水蒸气,水蒸气压力的骤增引发了这次强烈的爆炸。

事故发生后,通往该区的所有公路、铁路被封闭了长达一年之久。一年后,在该区外50公里处设立了检查站,所有进入该区的机动车辆都必须接受检查,关闭所有车窗,以最高车速通过,不得停车逗留,不得拍照。1958年到1968年,该区居民被强制不得生育。直到1978年,污染区仍有20%的地方未能恢复生产活动。

1989年2月,即核事故发生后32年,前苏联政府向国际原子能机构提供了有关该次事故的技术报告,终于将该次事故公布于众。

□1979年·美国

三里岛核事故

1979年3月28日凌晨4时,位于美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组反应堆操作室里,一片慌乱。两个小时后,大量放射性物质溢出。

直到6天以后,堆芯温度才开始下降,氢爆炸的威胁消除,但反应堆也彻底陷于瘫痪。美国民众在得知这一消息后无不震惊,核电站附近的居民更是惊恐不安,约20万人撤出这一地区。

这次出人意料的核泄漏事件是由于二回路的水泵发生故障:事故发生的前几天,工人在检修后未将该回路冷却系统的阀门打开,致使系统自动运转后,二回路的水仍然断流。堆内温度和压力在此情况下不断升高,反应堆便自动停堆,卸压阀也自动打开,释放堆芯内的部分汽水混合物。然而,当反应堆内压力下降至正常值时,卸压阀却由于故障未能自动回座,使堆芯冷却剂继续外流,压力降至正常值以下,于是应急堆芯冷却系统自动投入运作,但操作人员却做出了错误的判断,反而关闭了应急系统,停止了向堆芯内注水。以上种种管理和操作上的失误与设备上的故障交织在一起,使一次小故障急剧扩大,最终造成堆芯熔化的严重事故。

所幸的是,在这次事故中,主要的工程安全设施都自动投入运作,加之反应堆有几道安全屏障,没有人员伤亡,仅三位工作人员受到了略高于半年容许剂量的核辐射。

这是美国第一起也是最严重的一起商业核事故,它改变了此后美国核工业的中心和发展方向。

1986年·前苏联

切尔诺贝利核灾难

1970年,位于前苏联乌克兰北部基辅州的切尔诺贝利核电站建成,该核电站为乌克兰提供了10%的电力,由4座核反应堆组成。在1986年4月26日凌晨开始的例行安全测试中,核电站工作人员为提高效率,违反了操作章程,将4号反应堆中的控制棒大量拔出。由于这些控制棒是调节反应堆堆芯的温度的,这一致命失误导致堆芯过热。凌晨1时23分,工作人员再次心存侥幸违章操作,按下了关闭核反应堆的紧急按钮,电源的突然中断,致使主要冷却系统停止了工作,反应堆彻底失控了!堆芯内的水被强辐射立即分解成了氢和氧,由于氢和氧浓度过高,反应堆随即发生大爆炸,8吨多强辐射物泄漏,蒸发的核燃料迅速渗入到大气层中,在周围地区造成强烈的核辐射。

半小时后,救援人员从空中向4号反应堆投了近5000吨白云石、砂粒、硼化物、土和铅等灭火材料,火势逐渐被消灭。但放射性烟尘仍在扩散,直到5月5日,放射性物质的释放才基本得到控制。

灾难发生后,围绕在核电站半径30公里地区居住的居民被紧急撤离,这一地区被辟为隔离区,任何人不得随意出入。随后,政府又撤走了普里皮亚特地区居民逾13万人,使之成为被废弃的城市。

为避免出现恐慌,前苏联一度试图隐瞒事故,也未通报邻国。但是泄漏的放射性尘埃不断向北欧、东欧和西欧上空飘去,受危害地区不断增多。欧洲各国陆续测得空气状况异常,芬兰北部和中部测得的辐射量比正常情况高出10倍,丹麦、瑞典、罗马尼亚、南斯拉夫等国家也受到了不同程度的危害,前苏联这才公布了这起核爆炸事件的真相。

2000年12月15日13时15分,乌克兰总统下令彻底关闭切尔诺贝利核电站。迄今为止,当地人仍然没有摆脱核污染。

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