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1、日本福島核電站事故分析及啟發(fā)動力與能源工程學(xué)院一.福島核電站簡介福島核電站(FukushimaNuclearPowerPlant)是目前世界上最大的核電站,由福島一站、福島二站組成,共10臺機(jī)組(一站6臺,二站4臺),均為沸水堆。受東日本大地震影響,福島第一核電站損毀極為嚴(yán)重,大量放射性物質(zhì)泄漏到外部,日本內(nèi)閣官房長官枝野幸男宣布第一核電站的1至6號機(jī)組將全部永久廢棄。聯(lián)合國核監(jiān)督機(jī)構(gòu)國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)干事長天野之彌表示日本福島核電廠的情勢發(fā)展“非常嚴(yán)重”。法國法核安全局先前已將日本福島核泄漏列為六級。2
2、011年4月12日,日本原子能安全保安院根據(jù)國際核事件分級表將福島核事故定為最高級7級。福島一站1號機(jī)組于1971年3月投入商業(yè)運(yùn)行,二站1號機(jī)組于1982年4月投入商業(yè)運(yùn)行。福島核電站的核反應(yīng)堆都是單循環(huán)沸水堆,只有一條冷卻回路,蒸汽直接從堆芯中產(chǎn)生,推動汽輪機(jī)。福島核電站一號機(jī)組已經(jīng)服役40年,已經(jīng)出現(xiàn)許多老化的跡象,包括原子爐壓力容器的中性子脆化,壓力抑制室出現(xiàn)腐蝕,熱交換區(qū)氣體廢棄物處理系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕。這一機(jī)組原本計(jì)劃延壽20年,正式退役需要到2031年。2011年東京電力計(jì)劃為第一核電站增建兩座反應(yīng)堆。二
3、.歷史事故島第一和第二核電站此前也多次發(fā)生事故。1978年,福島第一核電站曾經(jīng)發(fā)生臨界事故,但是事故一直被隱瞞至2007年才公之于眾。2005年8月,里氏7.2級地震導(dǎo)致福島縣兩座核電站中存儲核廢料的池子中部分池水外溢。2006年,福島第一核電站6號機(jī)組曾發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏事故。2007年,東京電力公司承認(rèn),從1977年起在對下屬3家核電站總計(jì)199次定期檢查中,這家公司曾篡改數(shù)據(jù),隱瞞安全隱患。其中,福島第一核電站1號機(jī)組,反應(yīng)堆主蒸汽管流量計(jì)測得的數(shù)據(jù)曾在1979年至1998年間先后28次被篡改。原東京電力公
4、司董事長因此辭職。2008年6月,福島核電站核反應(yīng)堆5加侖少量放射性冷卻水泄漏。官員稱這沒有對環(huán)境和人員等造成損害。三.日本核電現(xiàn)狀及福島核電站情況福島核電廠采用單層循環(huán)沸水堆技術(shù)(從上世紀(jì)50年代開始逐步發(fā)展起來的輕水堆堆型,先后開發(fā)了BWR-1至BWR-6和第三代先進(jìn)沸水堆(ABWR))核泄漏并非反應(yīng)堆本體泄漏:福島核電站的泄漏危機(jī)是由于地震所引發(fā)的海嘯,數(shù)米高的巨浪打壞了核電站的應(yīng)急柴油機(jī),導(dǎo)致反應(yīng)堆冷卻失靈。堆芯因無法及時(shí)冷卻導(dǎo)致溫度升高、壓力增大,為降低堆芯壓力必須釋放蒸汽,而放射性物質(zhì)是隨著釋放的蒸汽
5、排放出來的。反應(yīng)堆本體并未發(fā)生爆炸:初步判定爆炸原因是由于反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的水蒸氣外泄至容器外,水蒸氣和燃料包殼反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣和建筑物內(nèi)的氧氣發(fā)生劇烈反應(yīng),但1號機(jī)組的反應(yīng)堆容器本身并未在爆炸中損壞。事故的安全等級為4級:切爾諾貝利核泄漏事故的等級為最高的7級,根據(jù)日本官方報(bào)道,此次事故的等級定義為4級,即造成“局部性危害”事故。不會比切爾諾貝利事故更嚴(yán)重:切爾諾貝利事故的發(fā)生主要源于操作員操作失誤和核電站本身設(shè)計(jì)缺陷(控制棒控制力不足和缺乏安全殼),因此在事故發(fā)生時(shí)無法將核裂變控制在可控范圍之內(nèi),并且
6、缺乏阻擋核輻射和爆炸的最后一道屏障;福島核電站的安全殼可將核輻射及反應(yīng)堆本體的爆炸控制住,避免事故的蔓延。四.日本核電站核泄露情況福島核電站爆炸-泄漏事故圖解地震造成了怎樣的損害周五的地震切斷了系統(tǒng)的電源,海嘯還癱瘓了備用的柴油發(fā)電機(jī)。作為第三備份,蒸汽驅(qū)動的汽輪機(jī)本該產(chǎn)生足夠的電力,驅(qū)動水泵將冷卻水注入反應(yīng)罩內(nèi)。然而控制反應(yīng)堆運(yùn)行的電量已經(jīng)耗盡,只能等待啟用新的柴油發(fā)電機(jī)。報(bào)告稱2號反應(yīng)堆的燃料棒因缺水導(dǎo)致暴露。1號反應(yīng)堆也出現(xiàn)冷卻劑泄漏的狀況,控制室的輻射水平不斷上升。反應(yīng)堆可能遭到損壞目前,在電站周邊環(huán)境中
7、已經(jīng)探測到放射性元素銫137,這表明至少有一個(gè)反應(yīng)堆的核心遭到損壞。隨著1號反應(yīng)堆內(nèi)部的溫度不斷上升,包裹燃料的鋯在水中氧化,產(chǎn)生氫氣。這些氫氣被排放到二級防護(hù)殼中,并在那里不斷聚集,最終和氧氣發(fā)生反應(yīng)造成了爆炸,摧毀了反應(yīng)堆外面的二級防護(hù)殼。為了使反應(yīng)堆冷卻,工程師們開始向其中注入摻有硼的海水,試圖控制裂變反應(yīng)。最壞的情況工程師們需要恢復(fù)電力并獲得充足的水冷卻反應(yīng)堆。因此,如果他們不能冷卻反應(yīng)堆,鈾燃料有可能熔化反應(yīng)堆封閉罩并泄漏到主防護(hù)罩中。核分析專家稱,主防護(hù)罩并不十分結(jié)實(shí),比切爾諾貝利強(qiáng),但不如三哩島。五
8、.事后影響輻射影響電離輻射對人體的危害主要在于,輻射的能量導(dǎo)致構(gòu)成人體組織的細(xì)胞受到損傷。其引起的生物效應(yīng)主要有兩種分類方法:分為軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng);或分為隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)。日本官員稱,一個(gè)反應(yīng)堆附近的輻射強(qiáng)度已達(dá)到正常水平的1000倍,這相當(dāng)于常人一年里接受的輻射量,這將對在附近工人的健康造成一系列影響。目前,核電站附近遭受核輻射的人數(shù)已升至190人。放射性元素影